CN113366403B - 电源电路和用于控制电源电路的方法 - Google Patents

Abstract

提供了电源电路以及用于控制电源电路的方法，所述电源电路能够根据电力从电源线路被供应到的负载的消耗电流来自动地改变电路配置。所述电源电路包括：多个齐纳二极管(ZD)，其级联连接被建立在多个齐纳二极管(ZD)之间并且多个齐纳二极管(ZD)被并联连接到负载(10)，电力从电源线路被供应到负载(10)；开关(SW)，在其上进行导通/断开控制，开关(SW)被并联连接到多个齐纳二极管中的一个或被并联连接在多个齐纳二极管之间，并且当在开关上执行导通控制时形成电流路径；电流监视装置(2)，其用于监视在多个齐纳二极管中的一个中流动的电流；比较装置(4)，其用于将基准电流(3)与由电流监视装置监视的电流进行比较；以及控制装置(5)，其基于比较装置的比较结果对开关进行导通/断开控制。

Description

电源电路和用于控制电源电路的方法

技术领域

本发明涉及一种电源电路，以及一种用于控制电源电路的方法，尤其涉及一种海底设备的电源电路，以及一种用于控制电源电路的方法。

背景技术

海底电缆系统是包括存在于陆地上的陆地设备和被铺设在海底的海底设备的总长度可能达到10,000公里或更长的系统。海底电缆系统无法从陆地上的电力馈送设备向海底的海底设备传输恒定电压，因此，采用了通过电源电缆馈送电流的电力馈送方法。本文中，从陆地上的电力馈送设备通过电源电缆向海底的海底设备馈送的电流被称为系统电流。

图4是图示背景技术中的电源电路的一部分的电路图。诸如海底中继器的海底设备的内部包括电源负载100和并联连接到电源负载100的n个齐纳二极管ZD(ZD1至ZDn)的级联连接的配置。图4中的电源电路通过利用由电压被施加在齐纳二极管ZD的阴极与阳极之间时的齐纳效应产生的击穿电压Vz来获取恒定电压。由于如此获取的恒定电压与上述系统电流的乘积结果等价于海底设备内部的功耗，根据功耗的要被级联连接的齐纳二极管ZD(ZD1至ZDn)的数量的选择被执行。

[引用列表]

[专利文献]

[专利文献1]国际公开No.WO2017/159648

发明内容

[技术问题]

然而，上述背景技术中的电源电路存在以下问题。虽然需要针对每个系统规格优化海底设备内部消耗电流和传递到齐纳二极管的电流的分布，但分布的优化是困难的。

当由系统电流确定的电力馈送能力的剩余电力的所有电流向齐纳二极管ZD流动时，这导致齐纳二极管ZD的过度热生成。齐纳二极管ZD的过度热生成导致海底设备内部温度升高，并且对组件的长期可靠性产生不利影响。因此，电源电路的设计需要很多努力，并且导致成本增加。

随着开放电缆的趋势，不同设备制造商承包海底电缆系统的陆地部分和海底部分的思路已经迅速地普及。在这样的时代，海底设备制造商需要快速地提出优化电源电路的实现方案，并且反应迟钝的海底设备制造商有从海底电缆系统市场消失的风险。

专利文献1(PTL1)涉及用于海底设备的电力馈送方法，并且提出通过利用由电压被施加在电源电路中包括的齐纳二极管的阳极与阴极之间时的齐纳效应产生的击穿电压来获取恒定电压。PTL1提出通过感测电源负载与海底设备的附接或分离来控制开关的状态，并且从而选择系统电流在其中流动的齐纳二极管组。

但是，即使使用PTL1时，存在难以针对每个系统规格优化海底设备内部的消耗电流和向齐纳二极管传递的电流的分布的问题。

本发明的目的是提供一种电源电路和一种用于控制电源电路的方法，其能够关于电力从电力馈送线路被供应到的负载根据负载的消耗电流自动地改变电路配置。

[问题的解决方案]

为了实现上述目的，根据本发明的电源电路包括：多个级联连接的齐纳二极管，其被并联连接到电力从电力馈送线路被供应到的负载；被进行导通/断开控制的开关，所述开关被连接在多个齐纳二极管之间或被并联连接到多个齐纳二极管中的一个齐纳二极管，并且通过被导通控制而形成电流路径；电流监视装置，其用于监视在多个齐纳二极管中的一个齐纳二极管中流动的电流；比较装置，其用于将基准电流与由电流监视装置监视的电流进行比较；以及控制装置，其用于基于比较装置的比较结果对开关进行导通/断开控制。

根据本发明的用于控制电源电路的方法是

一种用于控制电源电路的方法，电源电路包括：

多个级联连接的齐纳二极管，其被并联连接到电力从电力馈送线路被供应到的负载；以及

被进行导通/断开控制的开关，所述开关被连接在多个齐纳二极管之间或被并联连接到多个齐纳二极管中的一个齐纳二极管，并且通过被导通控制而形成电流路径；该方法包括：

监视在多个齐纳二极管中的一个齐纳二极管中流动的电流；以及

将基准电流与监视的电流进行比较，并且基于比较的结果对所述开关进行导通/断开控制。

[发明的有益效果]

本发明能够关于电力从电力馈送线路被供应到的负载根据负载的消耗电流自动地改变电路配置。

附图说明

图1是根据本发明第一示例实施例的电源电路的电路图。

图2是根据本发明第二示例实施例的电源电路的电路图。

图3是根据本发明第三示例实施例的电源电路的电路图。

图4是根据背景技术的电源电路的电路图。

具体实施方式

[实施例]

参考附图详细描述本发明的优选的示例实施例。

[第一示例实施例]

首先，描述根据本发明第一示例实施例的电源电路和用于控制电源电路的方法。图1是根据本发明第一示例实施例的电源电路的电路图。

(配置的描述)

图1中的电源电路是被并联连接到电力从电力馈送线路被供应到的电源负载10的电源电路。图1中的电源电路包括将来自电力馈送线路的系统电流转换为恒定电压的多个齐纳二极管ZD(ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、…、ZDn-1和ZDn)，以及被导通/断开地控制的开关SW(SW1、SW2、SW3、…、SWn-2和SWn-1)。多个齐纳二极管ZD(ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、…、ZDn-1和ZDn)被级联连接。本文中，n为2或更大的整数，并且不限于图1中具体以元件符号表示的齐纳二极管ZD的数量，或图1中以元件符号具体图示的开关SW的数量。

此外，图1中的电源电路包括电流感测单元2，其作为用于监视在多个齐纳二极管ZD中的一个齐纳二极管中流动的电流的电流监视装置的一个示例、基准电流单元3以及比较单元4。基准电流单元3将图1中的电源电路所需的并且在该电流值齐纳二极管ZD能够保持由齐纳效应产生的击穿电压的电流值转换成电压，并且向比较单元4输出该电压作为阈值。比较单元4将由电流感测单元2监视到的电流与基准电流单元3的阈值进行比较，并且根据比较结果控制控制单元5。

控制单元5基于来自比较单元4的比较结果控制开关SW(SW1至SWn-1)以切换齐纳二极管ZD的级联连接的数量，并且控制选择器6以切换系统电流与齐纳二极管ZD的级联连接的数量的切换同步地流动的电流路径。

在图1的电源电路中，开关SW(SW1、SW2、SW3、…、SWn-2、SWn-1)被连接在多个齐纳二极管之间，并且通过被导通地控制形成电流路径。在本示例实施例中，特别地，开关SW(SW1、SW2、SW3、…、SWn-2和SWn-1)被插入在多个级联连接的齐纳二极管ZD(ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、…、ZDn-1和ZDn)的相邻齐纳二极管ZD之间。例如，开关SW1被插入在电流感测单元2与齐纳二极管ZD2的阴极之间，并且电流路径通过控制开关SW1导通被形成在电流感测单元2与齐纳二极管ZD2之间。开关SW2被插入在齐纳二极管ZD2与齐纳二极管ZD3之间，并且电流路径通过控制开关SW2导通被形成在齐纳二极管ZD2和齐纳二极管ZD3之间。类似地，开关SWn-1被插入在齐纳二极管ZDn-1与齐纳二极管ZDn之间，并且电流路径通过控制开关SWn-1导通被形成在齐纳二极管ZDn-1与齐纳二极管ZDn之间。

此外，图1中的电源电路包括DC/DC转换器(直流/直流转换器)1。DC/DC转换器1根据在系统电流流动的电力馈送线路的齐纳二极管ZD1的两端生成的击穿电压来生成海底设备的每个组件所必需的电压。

在图1的电源电路中，n个齐纳二极管ZD被级联地布置在系统电流从陆地电力馈送设备流动的电力馈送线路中。诸如光学放大器和各种功能模块的控制电路的电源负载10被并联连接到齐纳二极管ZD。

在图1的电源电路中，齐纳二极管ZD2的阴极经由开关SW1被连接到控制单元5，齐纳二极管ZD2的阳极经由齐纳二极管ZD3的阴极和开关SW2被连接到控制单元5。类似地，齐纳二极管ZDn的阴极和ZDn-1的阳极通过开关SWn-1连接到控制单元5。如此级联地布置的多个齐纳二极管ZD1至ZDn通过插入其间的开关SW被电隔离。每个齐纳二极管ZD的阳极侧被连接到切换系统电流流动的路径的选择器6的输入。选择器6的输出被连接到电源负载10，并且用作电力馈送线路。

电源负载10的功耗W由在电源负载10中流动的电流I和赋予电源负载10的电压V的乘积表示，并且除非电源负载10中存在一些波动，否则是恒定的。当电源负载10的功耗W增加并且在电源负载10中流动的电流I增加时，向齐纳二极管ZD流动的电流减少。当流动到电源负载10中的电流减少时，向齐纳二极管ZD流动的电流增加。

(操作的描述)

接下来，描述图1中的电源电路的操作和用于控制电源电路的方法。假设在初始状态下图1中的电源电路的多个开关SW(SW1至SWn-1)断开。特别地，假设最靠近齐纳二极管ZD1的开关SW1断开。例如，电源负载10的规范电源电压在下面被描述为齐纳二极管ZD的击穿电压的数倍。

当系统电流从陆地电力馈送设备被馈送到图1中的电源电路时，在齐纳二极管ZD1的两端获取大约几十mA的击穿电压。基于击穿电压，DC/DC转换器1生成海底设备的每个组件所必需的电压。例如，DC/DC转换器1生成图1中的比较单元4、控制单元5和选择器6的操作所必需的各种电压。由齐纳二极管ZD1的击穿电压产生的恒定电压被赋予电源负载10，并且相关的电流在其中流动。

系统电流不仅向齐纳二极管ZD1流动，还向电源负载10侧流动。由于电流也向电源负载10侧流动，电源负载10侧上的功耗增加，因此，向齐纳二极管ZD侧流动的电流下降到无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流。例如，假设系统电流是1A，能够维持齐纳二极管ZD的击穿电压的最小电流为0.1A，则电源负载10上的消耗电流能够被允许最大达到0.9A。当电源负载10侧上的消耗电流变成大于0.9A时，能够维持齐纳二极管ZD的击穿电压的最小电流0.1A被剥夺，并且这导致无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的状态。为了解决这个问题，在图1的电源电路中，比较单元4将电流感测单元2的电压与基准电流单元3的电压进行比较，并且，当电流感测单元2的电压低于基准电流单元3的电压时，控制单元5将开关SW1从断开切换到导通，并且切换选择器6以形成利用齐纳二极管ZD2的阳极侧形成电力馈送线作为路径。利用电流略高于无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流的阈值，基准电流单元3的电压避免变成无法维持击穿电压。当齐纳二极管ZD的级联的数量被切换为2个时，电源负载10被赋予由与齐纳二极管ZD的级联的数量相关联的击穿电压产生的恒定电压，并且电流向电源负载10侧流动。由于电流也向电源负载10侧流动，电源负载10侧上的功耗增加，因此，向齐纳二极管ZD侧的流动的电流下降到无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流。为了应对这种情况，开关SW2进一步从断开被切换到导通，并且选择器6被切换以利用齐纳二极管ZD3的阳极侧形成电力馈送线作为路径。

以这种方式，齐纳二极管ZD的级联的数量和电力馈送线路的路径的切换被重复，直到电流感测单元2的电压变成高于基准电流单元3的电压。

(有益效果的描述)

根据本示例实施例，在构成海底电缆系统的海底设备中，海底设备内部的电源电路的配置能够根据海底设备内部功耗被自动地改变。监视被执行为使得在电源电路的级联连接的齐纳二极管ZD中流动的电流不会下降到无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流，电流路径基于监视结果被改变为使得要被级联连接的齐纳二极管ZD的级联的数量变为变化后的数量。这能够解决电力馈送能力的剩余电力的电流全部向齐纳二极管ZD流动并且导致齐纳二极管ZD的过度热生成的问题。

更具体地，本示例实施例提供以下有益效果。

第一个有益效果是，通过将一种电源电路转换为公共平台，即使对于具有不同电力馈送电流规格的各种海底电缆系统，能够优化海底设备内部消耗电流的分布和传递到每个系统规格的齐纳二极管的电流。其原因是电源电路的齐纳二极管ZD的级联连接的数量和电力馈送线路的路径根据海底设备内部的功耗而被自动地改变。

第二个有益效果是海底设备的开发和制造成本能够被减少。其原因是不再需要准备适合海底电缆系统规格的单独的电源电路，并且能够实现海底设备的阵容集成和整合。

第三个有益效果是对于竞争公司的竞争力或竞争优势能够被保持。其原因是由定制产生的成本增加被消除，开发周期被缩短，并且能够尽早被输入到市场。

[第二示例实施例]

接下来，描述根据本发明第二示例实施例的电源电路和用于控制电源电路的方法。图2是根据本发明第二示例实施例的电源电路的电路图。本示例实施例是被并联连接到电力从电力馈送线路被供应到的电源负载10的电源电路，如第一示例实施例中。与第一示例实施例中的元件类似的元件被分配有相同的附图标记，并且其详细描述被省略。本示例实施例与第一示例实施例的不同在于开关SW(SW1至SWn-1)连接到级联连接的齐纳二极管ZD(ZD1至ZDn)，以及当开关SW(SW1至SWn-1)被导通时形成的电流路径。

如第一示例实施例中，图2中的电源电路包括将来自电力馈送线路的系统电流转换为恒定电压的多个齐纳二极管ZD(ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、…、ZDn-1和ZDn)，以及被导通/断开地控制的开关SW(SW1、SW2、SW3、…、SWn-2和SWn-1)。多个齐纳二极管ZD(ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、…、ZDn-1和ZDn)被级联连接，如第一示例实施例中。本文中，在本示例实施例中，n为2或更大的整数，并且不限于图2中具体以元件符号图示的齐纳二极管ZD的数量，或如图2中的元件符号具体图示的开关SW的数量。

此外，图2中的电源电路包括电流感测单元2a，其作为用于监视在多个齐纳二极管ZD中的一个齐纳二极管中流动的电流的电流监视装置的一个示例、基准电流单元3a以及比较单元4a。在本示例实施例中，考虑到导通/断开控制顺序、要被导通/断开地控制的开关SW的方向等，电流感测单元2a被插入到齐纳二极管ZD2的阴极侧。基准电流单元3a将图2中的电源电路所需的、齐纳二极管ZD能够维持由齐纳效应产生的击穿电压的电流值转换为电压，并且将该电压作为阈值向比较单元4a输出。比较单元4a将由电流感测单元2a监视到的电流与来自基准电流单元3a的阈值进行比较，并且根据比较结果控制控制单元5a。

控制单元5a基于由比较单元4a产生的比较结果控制开关SW(SW1至SWn-1)以切换齐纳二极管ZD的级联连接的数量，并且切换系统电流流动的电流路径。

在图2的电源电路中，开关SW(SW1、SW2、SW3、…、SWn-2、SWn-1)被并联连接到多个齐纳二极管ZD中的一个齐纳二极管，并且通过被导通控制而形成电流路径。在本示例实施例中，例如，开关SW1被并联连接到串联连接的电流感测单元2a和齐纳二极管ZD2。开关SW2被并联连接到齐纳二极管ZD3，并且开关SW3被并联连接到齐纳二极管ZD4。类似地，开关SWn-1被并联连接到齐纳二极管ZDn，并且通过控制开关SWn-1导通，绕路不通过齐纳二极管ZDn-1的电流路径被形成。

此外，图2中的电源电路包括DC/DC转换器1，如第一示例实施例中。DC/DC转换器1根据系统电流流动的电力馈送线路的齐纳二极管ZD1的两端生成的击穿电压来生成海底设备的每个组件所必需的电压。

在图2的电源电路中，n个齐纳二极管ZD被级联地布置在系统电流从陆地电力馈送设备流动的电力馈送线路中。电源负载10，诸如光学放大器和各种功能模块的控制电路，被并联连接到齐纳二极管ZD。

(操作说明)

接下来，描述图2中的电源电路的操作以及用于控制电源电路的方法。

(操作1)

首先描述诸如通过齐纳二极管的短路消除来改变级联连接的数量的控制的情况。在这种控制的情况下，假设图2中的电源电路的多个开关SW(SW1至SWn-1)在初始状态下全部导通。

系统电流不仅向齐纳二极管ZD1流动，还向电源负载10侧流动。当向电源负载10侧上流动的电流增加使得在电源负载10侧上的功耗变大的情况下时，向齐纳二极管ZD侧流动的电流下降到无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流。为了应对这种情况，在图2的电源电路中，比较单元4a将电流感测单元2a的电压与基准电流单元3a的电压进行比较，并且，当电流感测单元2a的电压变成低于基准电流单元3a的电压时，控制单元5a控制以使得将开关SWn-1从导通切换到断开。在这种情况下，控制单元5a保持开关SW1至SWn的导通状态。这将齐纳二极管ZD的级联的数量切换为两个。结果，通过齐纳二极管ZD1和ZDn并且进一步通过开关SW1至SWn-2的电流路径被形成。利用作为稍高于无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流的电流的阈值，基准电流单元3a的电压避免变成无法维持击穿电压。当齐纳二极管ZD的级联的数量被切换为两个时，电源负载10被赋予由与齐纳二极管ZD的级联的数量相关联的击穿电压产生的恒定电压，并且电流向电源负载10侧流动。由于电流也向电源负载10侧流动，电源负载10侧上的功耗增加，并且因此，向齐纳二极管ZD侧的流动的电流下降到无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流。为了应对这种情况，开关SWn-2进一步从导通被切换到断开，通过齐纳二极管ZD1、ZDn-1和ZDn-2，并且进一步通过开关SW1到SWn-3(未图示)的电流路径被形成。

以这种方式，重复齐纳二极管ZD的级联的数量的改变和电力馈送线路的路径的切换，直到电流感测单元2a的电压变成高于基准电流单元3a的电压。

(操作2)

接下来，与上述操作1不同的控制的情况，诸如当系统电流从电力馈送线路被供应时级联连接的数量的改变、诸如电源电路的海底设备操作，以及其功耗降低被描述。在这种情况下，上限电流被设置在基准电流单元3a的基准值中。在这种控制的情况下，假设图2中的电源电路的多个开关SW(SW1至SWn-1)在初始状态下全部断开。在这种情况下，齐纳二极管ZD的级联的数量是n。

系统电流从陆地电力馈送设备被馈送到图2中的电源电路，并且电源电路操作。电源电路的电流感测单元2a监视向齐纳二极管ZD流动的电流。比较单元4a将电流感测单元2a的电压与基准电流单元3a的电压进行比较，并且当消耗电流降低时，电流感测单元2a的电压变成高于基准电流单元3a的电压时，控制单元5a控制以使得将开关SWn-1从断开切换到导通。因此，通过齐纳二极管ZD1至ZDn-1并且通过开关SWn-1的电流路径被形成，并且齐纳二极管ZD的级联的数量变为n-1。换句话说，控制单元5a控制开关SWn-1使得齐纳二极管ZD的级联的数量从n变为n-1，并且来自齐纳二极管ZDn-1的阳极的电流被选择并输出。

以这种方式，重复齐纳二极管ZD的级联的数量的改变和电力馈送线路的路径的切换，直到电流感测单元2a的电压变为低于基准电流单元3a的电压。

总结根据本示例实施例的上述操作1和2，根据本示例实施例的控制是依次断开开关SW1、SW2、SW3、…、SWn-2和SWn-1，即，当增加齐纳二极管ZD的级联的数量时，使开关开路。此外，根据本示例实施例的控制是依次导通开关SWn-1、SWn-2、…、SW3、SW2和SW1，即，当减少齐纳二极管ZD的级联的数量时，使开关短路。

(有益效果的描述)

根据本示例实施例，在构成海底电缆系统的海底设备中，海底设备内部的电源电路的配置能够根据海底设备的内部功耗被自动地改变，如上述第一示例实施例中。向电源电路的级联连接的齐纳二极管ZD流动的电流被监视，并且电流路径基于监视结果被改变，使得级联连接的齐纳二极管ZD的级联的数量变为变化后的数量。这能够解决电力馈送能力的剩余电力的电流全部向齐纳二极管ZD流动并且导致齐纳二极管ZD的过度热生成的问题。

此外，在本示例实施例中，开关SW(SW1至SWn-1)与级联连接的齐纳二极管ZD(ZD1至ZDn)的连接形式被改变，开关被导通地控制时形成的电流路径被改变。因此，虽然省略了根据第一示例实施例的选择器6，海底设备内部的电源电路的配置能够根据海底设备的内部功耗被自动地改变。

[第三示例实施例]

接下来，描述根据本发明第三示例实施例的电源电路和用于控制电源电路的方法。图3是根据本发明第三示例实施例的电源电路的电路图。本示例实施例是被并联连接到电力从电力馈送线路被供应到的电源负载10的电源电路，如第一示例实施例和第二示例实施例中。与根据上述示例实施例的元件类似的元件被分配有相同的附图标记，并且省略其详细描述。本示例实施例是第二示例实施例的修改示例。

如第一和第二示例实施例中，图3中的电源电路包括来自将电力馈送线路的系统电流转换为恒定电压的多个齐纳二极管ZD(ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、…、ZDn-1和ZDn)，以及被导通/断开地控制的开关SW(SW1、SW2、SW3、…、SWn-2和SWn-1)。多个齐纳二极管ZD(ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、…、ZDn-1和ZDn)被级联连接，如第一和第二示例实施例中。本文中，同样在本示例实施例中，n为2或更大的整数，并且不限于图3中具体图示为元件符号的齐纳二极管ZD的数量，或图3中具体图示为元件符号的开关SW的数量。

此外，图3中的电源电路包括电流感测单元2b，作为用于监视在多个齐纳二极管ZD中的一个齐纳二极管中流动的电流的电流监视装置的一个示例、基准电流单元3b以及比较单元4b。在本示例实施例中，考虑到要被导通/断开控制的开关SW的导通/断开控制顺序或方向，电流感测单元2b被插入到齐纳二极管ZDn的阳极侧。基准电流单元3b将图3中的电源电路所必需的电流值转换为电压，在该电流值下，齐纳二极管ZD能够保持由齐纳效应产生的击穿电压，并且向比较单元4b输出该电压作为阈值。比较单元4b将由电流感测单元2b监视的电流与来自基准电流单元3b的阈值进行比较，并且根据比较结果控制控制单元5b。

控制单元5b基于来自比较单元4b的比较结果控制开关SW(SW1至SWn-1)以切换齐纳二极管ZD的级联连接的数量，并且切换系统电流流动的电流路径。

在图3中的电源电路中，开关SW(SW1、SW2、SW3、…、SWn-2和SWn-1)被并联连接到多个齐纳二极管ZD中的一个齐纳二极管，并且通过被进行导通控制形成电流路径。在本示例实施例中，例如，开关SWn-1被并联连接到串联连接的齐纳二极管ZDn和电流感测单元2b。开关SWn-2被并联连接到齐纳二极管ZDn-1，开关SW3被并联连接到齐纳二极管ZD4。类似地，开关SW1被并联连接到齐纳二极管ZD2，并且通过控制开关SW1导通，绕路不通过齐纳二极管ZD2的电流路径被形成。

此外，如第一和第二示例实施例中，图3中的电源电路包括DC/DC转换器1。DC/DC转换器1根据系统电流流动的电力馈送线路的齐纳二极管ZD1的两端生成的击穿电压，产生海底设备的每个组件所必需的电压。

在图3中的电源电路中，n个齐纳二极管ZD被级联地布置在系统电流从陆地电力馈送设备流动的电力馈送线路中。诸如光学放大器和各种功能模块的控制电路的电源负载10被并联连接到齐纳二极管ZD。

(操作的描述)

接下来，描述图3中的电源电路的操作和用于控制电源电路的方法。

(操作1)

首先描述诸如通过齐纳二极管的短路消除来改变级联连接的数量的控制的情况。在这种控制的情况下，假设图3中的电源电路的多个开关SW(SW1至SWn-1)在初始状态下全部导通。

系统电流不仅向齐纳二极管ZD1流动，还向电源负载10侧流动。当在电源负载10侧上的功耗变大的情况下向电源负载10侧流动的电流增加时，向齐纳二极管ZD侧流动的电流下降到无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流。为了应对这种情况，在图3中的电源电路中，比较单元4b将电流感测单元2b的电压与基准电流单元3b的电压进行比较，并且，当电流感测单元2b的电压变成低于基准电流单元3b的电压时，控制单元5b控制以将开关SW1从导通切换为断开。在这种情况下，控制单元5b保持开关SW2至SWn-1的导通状态。这将齐纳二极管ZD的级联数量切换为两个。结果，通过齐纳二极管ZD1和ZD2并且进一步通过开关SW2至SWn-1的电流路径被形成。利用作为稍高于无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流的电流的阈值，基准电流单元3b的电压避免变成无法维持击穿电压。当齐纳二极管ZD的级联的数量切换为两个时，电源负载10被赋予由与齐纳二极管ZD的级联的数量相关联的击穿电压产生的恒定电压，并且电流向电源负载10侧流动。由于电流也向电源负载10侧流动，电源负载10侧上的功耗增加，并且因此，向齐纳二极管ZD侧流动的电流下降到无法维持齐纳二极管ZD的击穿电压的电流。为了应对这种情况，开关SW2进一步从导通被切换到断开，并且通过齐纳二极管ZD1、ZD2和ZD3并且进一步通过开关SW3至SWn-1的电流路径被形成。

以这种方式，重复齐纳二极管ZD的级联的数量的改变和电力馈送线路的路径的切换，直到电流感测单元2b的电压变成高于基准电流单元3b的电压。

(操作2)

接下来，与上述操作1不同的控制的情况，诸如当系统电流从电力馈送线路被供应时级联连接的数量的改变、诸如电源电路的海底设备操作，以及其功耗降低被描述。在这种情况下，上限电流被设置在基准电流单元3b的基准值中。在这种控制的情况下，假设图3中的电源电路的多个开关SW(SW1至SWn-1)在初始状态下全部断开。在这种情况下，齐纳二极管ZD的级联的数量是n。

系统电流从陆地电力馈送设备被馈送到图3中的电源电路，并且电源电路操作。电源电路的电流感测单元2b监视向齐纳二极管ZD流动的电流。比较单元4b将电流感测单元2b的电压与基准电流单元3b的电压进行比较，当消耗电流降低时，并且电流感测单元2b的电压变成高于基准电流单元3b的电压时，控制单元5b控制以将开关SW1从断开切换到导通。因此，通过齐纳二极管ZD1和ZD3到ZDn-1并且通过开关SW1的电流路径被形成，齐纳二极管ZD的级联的数量变为n-1。换句话说，控制单元5b控制开关SW1，使得齐纳二极管ZD的级联的数量从n变为n-1，并且绕路不通过齐纳二极管ZD2的电流路径被选择并且输出。

以这种方式，重复齐纳二极管ZD的级联的数量的改变和电力馈送线路的路径的切换，直到电流感测单元2b的电压变成低于基准电流单元3b的电压。

总结根据本示例实施例的上述操作1和2，根据本示例实施例的控制是依次断开开关SWn-1、SWn-2、…、SW3、SW2和SW1，即，当增加齐纳二极管ZD的级联的数量时，使开关开路。此外，根据本示例实施例的控制是依次导通开关SW1、SW2、SW3、…、SWn-2和SWn-1，即，当减少齐纳二极管ZD的级联的数量时，使开关短路。

(有益效果的描述)

根据本示例实施例，在构成海底电缆系统的海底设备中，海底设备内部的电源电路的配置能够根据海底设备内部的功耗被自动地改变，如上述第一和第二示例实施例中。向电源电路的级联连接的齐纳二极管ZD流动的电流被监视，并且电流路径基于监视结果被改变，使得级联连接的齐纳二极管ZD的级联的数量变为改变后的数量。这能够解决电力馈送能力的剩余电力的电流全部向齐纳二极管ZD流动并且导致齐纳二极管ZD的过度热生成的问题。

此外，在本示例实施例中，开关SW(SW1至SWn-1)与级联连接的齐纳二极管ZD(ZD1至ZDn)的连接形式被改变，并且当开关被导通地控制时形成的电流路径被改变，如第二示例实施例中。因此，虽然省略了根据第一示例实施例的选择器6，但是如第二示例实施例中，海底设备内部的电源电路的配置能够根据海底设备的内部功耗被自动地改变。

[其他示例实施例]

虽然上面已经利用几个示例实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。例如，根据示例实施例的电源负载10能够由海底电缆系统的海底设备中的光学放大器的控制电路和各种功能模块构成。如专利文献1的图1，包括电压变换器和DC/DC转换器的配置能够被形成。可以包括每个由电压变换器和DC/DC转换器构成的多个配置。图1至图3中的每一个中的DC/DC转换器1能够生成要被供应到总是需要被驱动以使根据示例实施例的电源电路操作的模块，诸如根据示例实施例的电源电路中的比较单元、控制单元以及选择器的电力。在向电源负载10等施加操作电力时，当通过与电源负载10的规范电源电压的关系确定的稳定状态下增加齐纳二极管的级联的数量的控制能够根据齐纳二极管的击穿电压和该级联的数量被假设时，能够考虑用于监视在齐纳二极管中流动的电流的电流监视装置被省略。

尽管已经参考其示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。例如，能够考虑这样的布置，根据第一示例实施例的图1中的电源电路的电流感测单元2被插入到选择器6的输出侧，并且选择器6的输出电流被监视。具体地，本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求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2019年2月15日提交的日本专利申请No.2019-25084的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

[参考标记列表]

1DC/DC 转换器

2,2a,2b 电流感测单元

3,3a,3b 基准电流单元

4,4a,4b 比较单元

5,5a,5b 控制单元

6 选择器

10 电源负载

Claims (5)

1.一种电源电路，包括：

级联连接的多个齐纳二极管，所述多个齐纳二极管被并联连接到负载，电力被从电力馈送线路供应到所述负载；

开关，所述开关被进行导通/断开控制，所述开关被连接在所述多个齐纳二极管之间，并且所述开关通过被进行导通控制而形成电流路径；

电流监视装置，所述电流监视装置用于监视在所述多个齐纳二极管当中的第一齐纳二极管中流动的电流，

所述电流监视装置被串联连接到被并联连接于所述负载的所述多个齐纳二极管；

比较装置，所述比较装置用于将基准电流与由所述电流监视装置监视的电流进行比较；

控制装置，所述控制装置用于基于所述比较装置的比较结果对所述开关进行导通/断开控制；以及

选择器，所述选择器在所述级联连接的多个齐纳二极管当中选择第二齐纳二极管和相邻齐纳二极管之间的连接点、以及与所述第二齐纳二极管不同的齐纳二极管和相邻齐纳二极管之间的连接点，并且基于所述比较装置的比较结果来切换被并联连接到所述负载的多个齐纳二极管的电流路径。

2.根据权利要求1所述的电源电路，其中，

所述比较装置将从由所述电流监视装置监视的电流转换的电压值与从所述基准电流转换的电压值进行比较，并且输出所述比较的结果。

3.根据权利要求1所述的电源电路，其中，

所述开关包括第一开关和第二开关，

所述级联连接的多个齐纳二极管包括第三齐纳二极管、第四齐纳二极管以及第五齐纳二极管，

所述第一开关被连接在所述第三齐纳二极管与所述第四齐纳二极管之间，并且

所述第二开关被连接在所述第四齐纳二极管与所述第五齐纳二极管之间。

4.一种用于控制电源电路的方法，所述电源电路包括：

级联连接的多个齐纳二极管，所述多个齐纳二极管被并联连接到负载，电力被从电力馈送线路供应到所述负载，以及

开关，所述开关被进行导通/断开控制，所述开关被连接在多个齐纳二极管之间，并且所述开关通过被进行导通控制而形成电流路径，

电流监视装置，所述电流监视装置被串联连接到被并联连接于所述负载的所述多个齐纳二极管，以及

所述方法包括：

监视在所述多个齐纳二极管当中的第一齐纳二极管中流动的电流；

将基准电流与监视的电流进行比较，并且基于所述比较的结果对所述开关进行导通/断开控制；以及

在所述级联连接的多个齐纳二极管当中，选择第二齐纳二极管和相邻齐纳二极管之间的连接点、以及与所述第二齐纳二极管不同的齐纳二极管和相邻齐纳二极管之间的连接点，并且切换被并联连接到所述负载的多个齐纳二极管的电流路径。

5.根据权利要求4所述的用于控制电源电路的方法，其中，

所述开关包括第一开关和第二开关，

所述级联连接的多个齐纳二极管包括第三齐纳二极管、第四齐纳二极管以及第五齐纳二极管，

所述第一开关被连接在所述第三齐纳二极管与所述第四齐纳二极管之间，并且

所述第二开关被连接在所述第四齐纳二极管与所述第五齐纳二极管之间。