CN111727552A - 操作设备和操作系统 - Google Patents
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Abstract
为了拓宽要应用的电源设备的选择,该操作设备具有:通过从电源供给的电流进行操作的操作单元;以及调整单元,当供给电流的值超过阈值时,该调整单元降低供给电流的值。
Description
技术领域
本发明涉及一种减轻过电流的设备。
背景技术
通常使用检测从电源供给设备的过电流并调整电流值的系统(参考专利文献1和2)。
图1是示出风扇系统301的构成的概念图,该风扇系统301是调整从电源向风扇提供的过电流的常见风扇系统的示例。
风扇系统301包括电源设备201和风扇设备101。
电源设备201包括电流供给单元206、调整单元211、通信单元221和记录单元226。
风扇设备101包括风扇106、检测单元111、电容器121和通信单元141。
风扇设备101的风扇106通过从电源设备201供给的电流进行操作。风扇106用于冷却例如发热设备。
检测单元111检测从电源设备201供给风扇106的供给电流。然后,检测单元111将表示所检测的电流的电流信息发送给通信单元141。
通信单元141将电流信息顺序发送到电源设备201的通信单元221。
通信单元221将从风扇设备101接收到的电流信息发送到处理单元216。
处理单元216顺序地确定由从通信单元221发送的电流信息表示的电流值是否超过记录单元226保持的阈值。然后,当确定电流值超过阈值时,处理单元216将作为用于导致执行调整的信息的调整信息输出到调整单元211。
当从处理单元216输入调整信息时,调整单元211减小从电流供给单元206供给风扇设备的供给电流。
为了稳定到风扇106的供给电压,插入电容器121。
在本文中,专利文献1公开了一种过电流保护电路,该过电流保护电路通过电流检测单元,检测从电流供给单元供给负载的电流,并且在电流检测单元的检测电流超过设定值时,限制从电流供给单元供给负载的电流。
专利文献2公开了一种半导体设备,该半导体设备当漏极-源极间电压小于第一基准值时,基于第一检测信号,在不锁存的情况下输出第二检测信号,并且将输出晶体管控制为截止或导通。
另外,专利文献3公开了与本发明相关的、用于脉宽调制(PWM)控制的开关调节器电路。
[引用列表]
[专利文献]
[专利文献1]日本未审专利申请公开No.H06-276734
[专利文献2]日本未审专利申请公开No.2013-255117
[专利文献3]日本未审专利申请公开No.2000-139072
发明内容
技术问题
一些商用电源设备不能包括根据所接收的信息来调整电流值的机构。作为图1所示的风扇系统301的电源设备201,其包括需要使用一种调整电流值的机构。因此,存在当制造风扇系统301时,用于电源设备的选择范围变窄的问题。
本发明的目的是提供一种能够扩大待应用的电源设备的选择的操作设备等。
技术解决方案
根据本发明的操作设备包括:操作单元,用于通过来自电源的供给电流进行操作;以及调整单元,用于当供给电流的电流值超过阈值时,减小供给电流的值。
本发明的作用
根据本发明的操作设备等能够扩大待应用的电源设备的选择。
附图说明
图1是示出调整从电源供给风扇的过电流的常见风扇系统的构成示例的概念图。
图2是示出根据第一示例性实施例的风扇系统的构成示例的概念图。
图3是示出在根据第一示例性实施例的风扇系统中抑制过电流的状态的虚构图。
图4是示出根据第二示例性实施例的风扇系统的构成示例的概念图。
图5是示出在根据第二示例性实施例的风扇系统中抑制过电流的状态的虚构图。
图6是示出根据第三示例性实施例的风扇系统的第一构成示例的概念图。
图7是示出根据第三示例性实施例的风扇系统的第二构成示例的概念图。
图8是示出根据示例性实施例的操作设备的最小构成的框图。
具体实施方式
<第一示例性实施例>
第一示例性实施例是涉及包括抑制过电流的机构的风扇设备的示例性实施例。
[构成和操作]
图2是示出根据第一示例性实施例的风扇系统的示例的风扇系统301的构成的概念图。
风扇系统301包括电源设备201和风扇设备101。
电源设备201包括电流供给单元206。
风扇设备101包括风扇106、检测单元111、FET 116、电容器121、处理单元126和记录单元131。在此,FET是场效应晶体管的首字母缩写。
风扇106通过从电源设备201供给的供给电流进行操作。风扇106是用于冷却例如目标物体。
电容器121用于稳定供给电流。
检测单元111顺序地检测供给电流的电流值。然后,检测单元111将表示电流值的电流信息顺序地输入到处理单元126。
处理单元126顺序地确定该电流值是否超过记录单元131保持的阈值。然后,当确定电流值超过阈值时,处理单元126将FET的栅极(G)端子的电压电平从“0”切换到“1”。此后,当确定电流值低于阈值时,处理单元126将FET的栅极(G)端子的电压电平从“1”切换为“0”。
当G端子的电压电平从“0”切换到“1”时,FET 116在源极(S)和漏极(D)之间绝缘的方向上操作。通过该操作,电流值减小。
另一方面,当G端子的电压电平从“1”切换到“0”时,FET 116在S端子和D端子之间导电的方向上操作。
图3是示出在图2所示的风扇系统301中,抑制过电流的状态的虚拟图。
在图3中,假设在时刻t0,起动从电源设备201向风扇设备101的供给电流的供给。
图3中所示的检测电流Is是由检测单元111检测到的供给电流的电流值。所检测的电流Is是从电源设备201供给风扇106和电容器121的电流的总和。
所检测的电流Is在时刻t0或更晚时,随着时间的流逝而增加。需要一定时间来增加所检测的电流Is的原因是,由于在由所检测的电流Is表示的供给电流通过的路径中存在或寄生的电容或电导的影响。
然后,在时刻t1,所检测的电流Is超过阈值I4。阈值I4是图2所示的记录单元131保持的先前提及的阈值。
然后,处理单元126确定供给电流超过阈值。然后,处理单元126将FET 116的G端子的电压从“0”切换到“1”。通过该切换,FET 116在S端子和D端子之间绝缘的方向上操作。通过该操作,在达到直到时刻t2的峰值之后,所检测的电流Is降低。
在本文中,需要一定时间而不立即执行降低的原因在于假定了处理单元126中的处理延迟以及与FET 116中的操作有关的操作时间的影响。
在时刻t3,所检测的电流Is低于阈值I4。由此,处理单元126确定供给电流低于阈值。然后,处理单元126将FET 116的G端子的电压从“1”切换到“0”。
之后,FET 116执行在S端子和D端子之间导电的操作。通过该操作,所检测的电流Is从下降转变为上升。在本文中,需要一定时间而不立即执行所检测的电流从下降转变为上升的原因在于假定检测单元111和处理单元126中的处理延迟以及与FET 116中的操作有关的操作时间的影响。在图3中,上升出现在时刻t5或更晚。
在时刻t4和时刻t6之间,作为在图2中所示的风扇106中流动的电流的电流If超过所检测的电流Is,并且作为供给电容器121的电流的电流Ic变为负。前提是在时刻t4和t6之间,由电容器121施加的端子A的电位超过了FET 116的端子D的电位,从而将电流从电容器121供给风扇106。
在时刻t6或之后,电流从电源设备201供给图2所示的电容器121和风扇106。
在时刻t8,电流Ic变为0。这是因为完成了从电流供给单元206到电容器121的充电。
在时刻t8或之后,所检测的电流Is和电流If基本上彼此相等。所检测的电流Is和电流If在时刻t8或之后逐渐减小的原因在于假定这种逐渐减小是由于包括在风扇106中的电动机(尽管未示出)的转数的增加。当电动机的转数变得恒定时,所检测的电流Is和电流If基本上变得恒定。
[有益效果]
根据第一示例性实施例的风扇系统使得当从电源设备供给风扇的供给电流超过阈值时,FET在切断到风扇的供给电流的方向上执行操作。因此,风扇系统使得可以抑制过电流。
风扇系统通过切换从处理单元供给FET的栅极电压来执行操作,而无需进行涉及传送和接收的通信。由于不存在用于执行该操作的传送和接收处理,因此风扇系统还可以抑制在供电时可能发生的这种短时过电流。
此外,在风扇系统中,风扇设备包括执行该操作的构成。由此,电源设备201可以包括电流供给单元。因此,风扇系统使得可以在实际制造时增加电源设备的选择范围。
<第二示例性实施例>
第二示例性实施例是涉及一种风扇系统的示例性实施例,当通过PWM控制调整供给电流时,该风扇系统抑制在风扇中流动的过电流。在此,PWM是脉宽调制的首字母缩写。这样的PWM控制是公知技术,并且在例如专利文献3中公开。
[构成和操作]
图4是示出作为根据第二示例性实施例的风扇系统的示例的风扇系统301的构成的概念图。
风扇系统301包括电源设备201和风扇设备101。
图4所示的电源设备201的描述与图2所示的电源设备201的说明相同。
风扇设备101包括风扇106、检测单元111、FET 116、处理单元126、记录单元131、调整单元136、控制单元151和检测单元146。
检测单元111顺序地检测从电源设备201供给风扇106的电流的预定时间段的平均值。在本文中,检测单元111要检测的目标是平均值的原因在于如下所述,调整单元136通过从控制单元151输入的PWM信号,使对调整单元136的供给电流的输入间歇性地进行。检测单元111将表示所检测的平均值的电流信息顺序地输入到处理单元126。
处理单元126顺序地确定由从检测单元111发送的电流信息表示的电流值是否超过记录单元131保持的阈值。然后,当确定电流值超过阈值时,处理单元126将G端子的电压电平从“1”切换为“0”。此后,当确定电流值低于阈值时,处理单元126将G端子的电压电平从“0”切换到“1”。
检测单元146测量将由风扇106冷却的物体的温度。然后,检测单元146将表示该温度的温度信息发送到控制单元151。
控制单元151根据温度信息,对调整单元136执行PWM控制。
调整单元136通过将直流偏置电流叠加在电流上来产生中间电流,该电流是通过将从电源设备201输入的供给电流与从控制单元151输入的PWM信号的变化时序进行同步并且重复导通和截止而获得的电流。PWM信号是以预定周期重复1和0的电平的信号。调整单元136例如通过DC-AC转换器产生中间电流。在本文中,DC是直流电的首字母缩写。另外,AC是交流电的首字母缩写。
调整单元136对中间电流执行平滑处理,并将平滑后的电流转换为直流电。直流电的DC电流值取决于PWM信号的占空比。因此,通过PWM信号的占空比来调整DC电流值。在可以忽略调整单元中的转换损耗的水平上,DC电流值基本上等于由检测单元111检测到的平均值。
当PWM信号的信号电平为“0”的时间段持续一定时间段或以上时,DC电流值接近偏置电流的DC电流值。注意,偏置电流可以为0。
当处理单元126将G端子的电压电平从“1”切换到“0”时,FET116使S端子和D端子之间导电。通过导电,D端子接地。通过该连接,从控制单元151发送到调整单元136的PWM控制信号的信号电平总是变为“0”。换句话说,通过导电,输入到调整单元136的PWM信号被禁用。
当随后处理单元126将G端子的电压电平从“0”切换到“1”时,FET 116在S端子和D端子之间绝缘。通过绝缘,使D端子与地面绝缘。通过该绝缘,使从控制单元151发送到调整单元136的PWM控制信号被启用。
图5是示出在图4所示的风扇系统301中抑制过电流的状态的虚构图。
在图4所示的风扇系统301中,所检测的电流Is(作为从电源设备201供给风扇设备101的平均值)等于提供给风扇106的电流If。
假定如图5所示,所检测的电流Is在时刻ta处由于波动开始上升,并且在时刻tb处超过阈值I4。
在这种情况下,图4中所示的处理单元126可以确定在时刻tb,所检测的电流Is超过阈值I4。然后,处理单元126将FET 116的栅极电压切换为电压电平“0”。
FET 116通过将栅极信号切换到电压电平“0”,在S端子和D端子之间的短路方向上执行操作。
因此,如图5所示,当电流Is仅稍微超过阈值I4时,可以抑制所检测的电流Is的进一步上升。
假定处理单元126此后确定在经过时刻tc时的时间点,所检测的电流Is低于阈值I4。
然后,处理单元126将FET 116的栅极电压切换为电压电平“1”。
FET 116通过将栅极信号切换到电压电平“1”来在S端子和D端子之间的绝缘方向上执行操作。
假设所检测的电流Is此后降低并且在时刻td或更晚返回正常值。前提是在时刻td或更晚,消除了由电源设备201提供的供电电流的异常。
[有益效果]
在根据第二示例性实施例的风扇系统中,当所检测的电流超过阈值时,风扇设备由于FET的源极和漏极之间的短路,通过将调整单元的PWM控制信号输入端子连接到地来禁用这种过量。风扇系统使得可以通过连接防止到风扇的供给电流变为过电流。
在风扇系统中,风扇设备包括执行操作的构成。因此,电源设备201可以包括电流供给单元。因此,风扇系统使得可以在实际制造时增加电源设备的选择范围。
<第三示例性实施例>
第三示例性实施例是与风扇系统有关的示例性实施例,其中,电源设备向风扇设备提供驱动FET的1/0信号。
[构成和操作]
图6是示出作为根据第三示例性实施例的风扇系统的第一示例的风扇系统301a的构成的概念图。
风扇系统301a与图2所示的风扇系统301不同之处在于代替风扇设备101a,电源设备201a包括检测单元111、处理单元126以及记录单元131。
然后,检测单元111、处理单元126和记录单元131在电源设备201a的内部,执行图2的描述中阐述的操作。
除上述以外,风扇系统301a的描述与图2中所示的风扇系统301的描述相同。然而,图2所示的风扇系统301的描述中的风扇系统301、电源设备201和风扇设备101被按该顺序重读为风扇系统301a、电源设备201a和风扇设备101a。另外,当上述描述和图2的描述矛盾时,以上述描述为优先。
图7是示出作为根据第三示例性实施例的风扇系统的第二示例的风扇系统301b的构成的概念图。
风扇系统301b不同于图4所示的风扇系统301之处在于代替风扇设备101b,电源设备201b包括检测单元111、处理单元126以及记录单元131。
然后,检测单元111、处理单元126和记录单元131在电源设备201b内部,执行图4的描述中阐述的操作。
除上述以外,风扇系统301b的描述与图4中所示的风扇系统301的描述相同。然而,图4所示的风扇系统301的描述中的风扇系统301、电源设备201和风扇设备101按该顺序被重读为风扇系统301b、电源设备201b和风扇设备101b。另外,当上述描述和图4的描述矛盾时,以上述描述为优先。
[有益效果]
当电源设备包括检测单元、处理单元和记录单元时,根据第三示例性实施例的风扇系统可以通过原样利用电源设备或仅在输出1/0信号方面略微改变,获得与根据第一和第二示例性实施例的风扇系统相同的有益效果。
对示例性实施例的上述描述已经阐明了在作为电源设备向其供给电流的设备的目标设备是风扇的情况下的示例。但是,目标设备可以是另一设备,只要该设备通过电流的供给进行操作即可。
当目标设备是诸如中央处理单元的智能设备时,目标设备可以通过1/0信号抑制其自身的电流消耗。因此,目标设备与电源设备进行通信,并且监视供电状态的处理变得不必要。
另外,当目标设备是诸如风扇设备的非智能设备时,目标设备自身不能抑制电流消耗,因此需要诸如FET的电路。即使在那种情况下,目标设备也可以通过1/0信号对电路进行操作来抑制电流,而与使用FET、PWM信号控制等执行电源控制的电路的内容无关。
此外,当通过电源设备抑制供给电流时,抑制了对从电源设备供给电流的所有负载的供给电流。因此,也抑制了不希望被抑制或不必被抑制的设备的供给电流。与此相反,根据示例性实施例的系统能够选择需要抑制供给电流的目标设备(前面提及的示例中为风扇设备),并且仅抑制到目标设备的供给电流。
图8是示出作为根据示例性实施例的操作设备的最小构成的操作设备101x的构成的框图。
操作设备101x包括操作单元106x和调整单元116x。
操作单元106x通过来自未示出的电源的供给电流进行操作。
当供给电流的电流值超过阈值时,调整单元116x减小供给电流的值。
操作设备101x抑制了供给电流的过电流,因此电源不需要包括用于抑制供给电流的过电流的机构。因此,操作设备101x使得可以在实际制造时增加电源设备的选择范围。
因此,操作设备101x通过该构成,获得在标题为“本发明的有益效果”的部分中阐述的有益效果。
操作设备101x是例如图2或图4所示的风扇设备101。另外,操作单元106x是例如图2或图4所示的风扇106。另外,调整单元116x是通过组合图2所示的处理单元126和FET 116实现的构成或通过组合例如图4所示的处理单元126和FET 116实现的构成。另外,电源是例如图2或图4所示的电源设备201。
尽管上面已经描述了本发明的示例性实施例,但是本发明不限于示例性实施例,并且可以在不脱离本发明的基本技术原理的情况下,在其中进行进一步的(多个)改变、(多个)替换或(多个)调整。例如,附图中示出的元件的构成仅仅被提供为一个示例以帮助理解本发明,并且本发明不限于这些附图中示出的构成。
上文公开的示例性实施例的全部或一部分可以被描述为但不限于下述附记。
(附记1)
一种操作设备,包括:
操作单元,用于通过来自电源的供给电流进行操作;以及
调整单元,用于在供给电流的电流值超过阈值的情况下,减小供给电流的值。
(附记2)
根据附记1的操作设备,其中,
调整单元通过起动开关来执行减小。
(附记3)
根据附记2的操作设备,进一步包括:
处理单元,用于在所述情况下切换电压电平,其中,
开关通过切换来执行起动。
(附记4)
根据附记3的操作设备,其中,
开关包括半导体开关。
(附记5)
根据附记4的操作设备,其中,
半导体开关是场效应晶体管,以及
电压电平被输入到场效应晶体管的栅极。
(附记6)
根据附记5的操作设备,其中,
当在所述情况之后,电流值低于阈值时,使电压电平返回到切换之前的电平。
(附记7)
根据附记2至6中任一项的操作设备,其中,
起动是用于调整供给电流的控制信号的改变。
(附记8)
根据附记7的操作设备,其中,
变化是启用和禁用。
(附记9)
根据附记7或8的操作设备,其中,
控制信号是脉宽调制控制信号。
(附记10)
根据附记7至9中任一项的操作设备,其中,
控制信号取决于操作单元的操作状态来执行调整。
(附记11)
根据附记2至10中任一项的操作设备,其中,
起动是供给和停止供给被输入到操作单元的供给电流。
(附记12)
根据附记1至11中任一项的操作设备,其中,
操作单元中的供给电流的输入单元经由电容器而被接地。
(附记13)
根据附记1至12中任一项的操作设备,其中,
操作单元是风扇。
(附记14)
根据附记1至13中任一项的操作设备,进一步包括:
用于检测电流值的检测单元。
(附记15)
根据附记1至14中任一项的操作设备,进一步包括:
用于保持阈值的记录单元。
(附记16)
一种操作系统,包括:
根据附记1至15中任一项的操作设备;以及
电源。
尽管已经参考其示例性实施例具体示出和描述了本发明,但是本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员将理解,在不脱离如由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节上进行各种改变。
本申请基于并要求2018年3月8日提交的、日本专利申请No.2018-041921的优先权,其公开内容整体上通过引用并入本文。
[参考符号列表]
101 风扇设备
101x 操作设备
106 风扇
111 检测单元
116 FET
116x 调整单元
121 电容器
126 处理单元
131 记录单元
141 通信单元
146 检测单元
201 电源设备
206 电流供给单元
211 调整单元
216 处理单元
226 记录单元
221 通信单元
301 风扇系统
Claims (16)
1.一种操作设备,包括:
操作装置,所述操作装置用于通过来自电源的供给电流进行操作;以及
调整装置,所述调整装置用于在所述供给电流的电流值超过阈值的情况下,减小所述供给电流的值。
2.根据权利要求1所述的操作设备,其中,
所述调整装置通过起动开关来执行所述减小。
3.根据权利要求2所述的操作设备,进一步包括:
处理装置,所述处理装置用于在所述情况下切换电压电平,其中,
所述开关通过所述切换来执行所述起动。
4.根据权利要求3所述的操作设备,其中,
所述开关包括半导体开关。
5.根据权利要求4所述的操作设备,其中,
所述半导体开关是场效应晶体管,以及
所述电压电平被输入到所述场效应晶体管的栅极。
6.根据权利要求5所述的操作设备,其中,
当所述电流值在所述情况之后降至低于阈值时,使所述电压电平返回到所述切换之前的电平。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的操作设备,其中,
所述起动是用于对所述供给电流进行调整的控制信号的改变。
8.根据权利要求7所述的操作设备,其中,
所述变化是启用和禁用。
9.根据权利要求7或8所述的操作设备,其中,
所述控制信号是脉宽调制控制信号。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的操作设备,其中,
所述控制信号取决于所述操作装置的操作状态来执行所述调整。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的操作设备,其中,
所述起动是供给和停止供给被输入到所述操作装置的所述供给电流。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的操作设备,其中,
在所述操作装置中的所述供给电流的输入装置经由电容器而被接地。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的操作设备,其中,
所述操作装置是风扇。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的操作设备,进一步包括:
检测装置,所述检测装置用于检测所述电流值。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的操作设备,进一步包括:
记录装置,所述记录装置用于保持所述阈值。
16.一种操作系统,包括:
根据权利要求1至15中任一项所述的操作设备;以及
所述电源。
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