CN116995763A - 一种电源健康管理电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电源健康管理方法及电路，方法包括以下步骤：采集各供电通路中元器件的温度信号和/或电压信号；设定温度阈值和电压阈值，并基于温度阈值对温度信号判断，和/或基于电压阈值对电压信号判断，获取各供电通路判断结果；基于各供电通路判断结果，生成各供电通路的通断控制信号；依据通断控制信号，对各供电通路的连通或断开进行控制。电路包括监测模块、电源输出模块连接、控制模块，电源输出模块包括多条并联的供电通路。本发明设计的方法及电路可以根据自身状态控制对后端用电模块的输出，保证后端用电模块正常工作的问题，同时还可以避免多余度供电的电源模块存在随机性及自身消耗较大的问题。

Description

一种电源健康管理电路及方法

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及飞机记载配套的电源设计技术，具体涉及一种电源健康管理电路及方法。

背景技术

某型飞机机载需要配套的电源模块，以实现对机载内部其他模块的电源供给。

目前，现有的电源模块仅能通过元器件自身关断保护作用控制电能输出，而不能根据自身状态控制对外输出，其对后端用电设备保护程度较低。此外，现有的电源模块多为单路输出，容易出现因某元器件损坏而导致后端用电模块无法工作的情况。而多余度供电的电源模块，也是多采用二极管表决的方式对外输出，其存在随机性及自身消耗较大的问题。

因此，有必要对现有的电源模块进行改进。

发明内容

为了解决现有的单路输出的电源模块不能根据自身状态控制对后端用电模块的输出，难以保证后端用电模块正常工作的问题，以及多余度供电的电源模块存在随机性及自身消耗较大的问题，本发明公开了一种电源健康管理电路及方法，该方法通过能实时监测供电通路上输出电压及元器件的温度，当超出阈值时及时关断该供电通路的电源输出，以避免损坏后端用电设备风险。

实现发明目的的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种电源健康管理方法，电源健康管理方法用于对电源输出模块中各供电通路对与其连接的用电设备的供电进行控制，所述方法包括以下步骤：

S11、采集各供电通路中元器件的温度信号和/或电压信号；

S12、设定温度阈值和电压阈值，并基于温度阈值对温度信号判断，和/或，基于电压阈值对电压信号判断，获取各供电通路判断结果；

S13、基于各供电通路判断结果，生成各供电通路的通断控制信号；

S14、依据通断控制信号，对各供电通路的连通或断开进行控制。

进一步地，所述方法还包括：

S21、采集用电设备的温度数字信号；

S22、设定温度数字阈值，并基于温度数字阈值对温度数字信号判断，获取用电设备判断结果；

S23、基于用电设备判断结果，对与该用电设备连接的供电通路的连通或断开进行控制，或者，对该用电设备的是否中断工作进行控制。

更进一步地，步骤S23中，所述基于用电设备判断结果，对与该用电设备连接的供电通路的连通或断开进行控制，包括：

当用电设备判断结果为温度正常时，则依据通断控制信号对与该用电设备连接的供电通路的连接或断开进行控制；

当用电设备判断结果为温度异常时，则控制与该用电设备连接的所有供电通路均断开，或控制该用电设备中断工作。

进一步地，所述供电通路中元器件包括DC/DC模块、功率二极管中任意一种或两种。

进一步地，每一个所述供电通路上设有开关，且所述电源输出模块中所述供电通路与所述用电设备之间的连接方式，包括：

一个所述用电设备的前端连接有1条所述供电通路；

或者，同一个所述用电设备的前端并联有经余度管理的多条所述供电通路；

或者，一条所述供电通路的后端并联有多个所述用电设备。

进一步地，步骤S11中，所述采集各供电通路中元器件的温度信号和/或电压信号，包括：

采用电压采集电路采集所述供电通路中元器件电压信号；

采用温度采集电路采集所述供电通路中元器件温度信号，并将温度信号转换为数字信号。

第二方面，本发明提供了一种电源健康管理电路，包括监测模块，所述监测模块的输入端与电源输出模块连接，输出端与控制模块连接。

所述电源输出模块包括多条并联的供电通路，且每一条所述供电通路上均设有元器件。

所述监测模块包括电压采集电路、温度采集电路，所述电压采集电路用于采集各所述供电通路上所述元器件的电压信号，并将采集的电压信号输出给所述控制模块；所述温度采集电路用于采集所述供电通路上所述元器件的温度数据，并将温度数据转化为数字信号后输出给所述控制模块；

所述控制模块与每一条所述供电通路连接，用于依据电压信号或数字信号对所述元器件判断，并依据判断结果输出控制所述供电通路的通断控制信号。

进一步地，所述元器件包括DC/DC模块、功率二极管中任意一种或两种。

进一步地，所述供电通路上还设有开关，所述开关与所述控制模块连接，所述控制模块用于控制所述开关。

进一步地，所述控制模块还与所述供电通路上连接的用电设备连接，用于接收所述用电设备输出的温度数字信号，并对温度数字信号判断后向所述用电设备或所述供电通路输出通断控制信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的电源健康管理方法，能实时监测供电通路上输出电压及元器件的温度，当超出阈值时，及时关断该供电通路的电源输出，以避免损坏后端用电设备风险，其具有以下优点：

1.可对电源输出进行有效监控，避免无法控制输出造成后端用电设备损坏；

2.实现多余度供电间的指向性的切换，减少消耗，避免因某器件损坏无法输出的情况，确保输出供电电压的稳定性；

3.通过多个供电通路形成的多余度电源输出，能够通过控制模块指向性控制某个供电通路的电源输出，可以避免了因其他供电通路上元器件损坏造成无法向后端用电设备输出电源的情况，也可以避免多路供电通路同时工作造成的额外消耗情况，从而可以确保输出供电电压的稳定性，有利于提升电源模块的测试性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的电源健康管理方法的流程图；

图2为具体实施方式中另一种电源健康管理方法的流程图；

图3为具体实施方式中计算机设备的示意图；

图4为具体实施方式中电源健康管理电路的示意图；

其中，1、监测模块；2、电源输出模块；3、控制模块；201、存储器；202、处理器。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

本具体实施方式提供了一种电源健康管理方法，电源健康管理方法用于对电源输出模块中各供电通路对与其连接的用电设备的供电进行控制，参见图1所示，所述方法包括以下步骤：

S11、采集各供电通路中元器件的温度信号和/或电压信号；

S12、设定温度阈值和电压阈值，并基于温度阈值对温度信号判断，和/或，基于电压阈值对电压信号判断，获取各供电通路判断结果；

S13、基于各供电通路判断结果，生成各供电通路的通断控制信号；

S14、依据通断控制信号，对各供电通路的连通或断开进行控制。

进一步地，由于用电设备端可能出现异常，从而需要使前端与其连接的供电通路停止供电，因此在一个改进的实施例中，参见图2所示，所述方法还包括：

S21、采集用电设备的温度数字信号；

S22、设定温度数字阈值，并基于温度数字阈值对温度数字信号判断，获取用电设备判断结果；

S23、基于用电设备判断结果，对与该用电设备连接的供电通路的连通或断开进行控制，或者，对该用电设备的是否中断工作进行控制。

本具体实施方式中，通过对后端用电设备进行监控，能够辅助的对前端电源输出模块进行控制，进一步保证后端用电设备的安全稳定运行，避免后端设备的异常损坏。

更进一步地，步骤S23中，所述基于用电设备判断结果，对与该用电设备连接的供电通路的连通或断开进行控制，包括：

当用电设备判断结果为温度正常时，说明该用电设备的工作是正常的，此时依据步骤S13中生成的通断控制信号对与该用电设备连接的供电通路的连接或断开进行控制。

当用电设备判断结果为温度异常时，说明该用电设备的工作出现异常或者该用电设备中某些元器件出现异常，此时需要使该用电设备停止工作，因此可以控制与该用电设备连接的所有供电通路均断开，或控制该用电设备中断工作。

进一步地，所述供电通路中元器件包括DC/DC模块、功率二极管中任意一种或两种。

进一步地，每一个所述供电通路上设有开关，且所述电源输出模块中所述供电通路与所述用电设备之间的连接方式有多种。一种方式为一个所述用电设备的前端连接有1条所述供电通路，也即一个用电设备对应一条供电通路。另一种方式为同一个所述用电设备的前端并联有经余度管理的多条所述供电通路，该方式可以实现在当前供电通路出现异常断开时，可以启动其他用电通路，以确保后端用电设备的正常工作。第三种方式为一条所述供电通路的后端并联有多个所述用电设备，通过同一个供电通路可以同时控制几个用电设备，此时，各个用电设备可以通过上述步骤S21～S23自行进行监控，当监测出现异常时可以自行断开与其前端供电通路的连接。

进一步地，上述步骤S11中，所述采集各供电通路中元器件的温度信号和/或电压信号，包括：

采用电压采集电路采集所述供电通路中元器件电压信号；采用温度采集电路采集所述供电通路中元器件温度信号，并将温度信号转换为数字信号。

在本具体实施方式中，还提供了一种计算机设备，参见图3所示，包括存储器201、处理器202及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述电源健康管理方法。

具体的，该计算机设备可以是计算机终端、服务器或者类似的运算装置。

在本具体实施方式中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述电源健康管理方法的计算机程序。

具体的，计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机可读存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种电源健康管理电路，如下面的实施例所述，由于电源健康管理电路解决问题的原理与电源健康管理方法相似，因此电源健康管理电路的实施可以参见电源健康管理方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

参见图4所示，是本发明实施例的电源健康管理电路的一种结构框图，电源健康管理电路包括监测模块1，所述监测模块1的输入端与电源输出模块2连接，输出端与控制模块3连接，下面对该电源健康管理电路进行详细说明。

其中，所述电源输出模块2包括多条并联的供电通路，且每一条所述供电通路上均设有元器件。

具体的，电源输出模块2的前端配有电源预处理模块，包括冲击电流抑制器、浪涌抑制器、滤波器等，其能够保证后端供电通路能够得到稳定的供电供给，避免因机上电源波动造成供电通路的损坏。

同时电源输出模块2还包括至少2个供电通路，每一个供电通路上包括元器件、开关，元器件能够实现+12V电源、+3.3V电源、+5V等电源供给，所述开关与所述控制模块3连接，所述控制模块3用于控制所述开关的通断，其中开关可以选择为三极管、MOS管、触点开关中任意一种。

其中，所述监测模块1包括电压采集电路、温度采集电路，所述电压采集电路包括采样电阻、第二运算放大器，用于采集各所述供电通路上元器件的电压信号，并将采集的电压信号输出给所述控制模块。所述温度采集电路包括热敏电阻、第一运算放大器，用于采集所述供电通路上元器件的温度数据，并将温度数据转化为数字信号后输出给所述控制模块3。

在一个实施例中，所述控制模块3与每一条所述供电通路连接，所述控制模块3用于依据电压信号或数字信号对所述元器件判断，并依据判断结果输出控制所述供电通路的通断控制信号。

进一步地，上述元器件包括DC/DC模块、功率二极管中任意一种或两种。

进一步地，所述控制模块3还与所述供电通路上连接的用电设备连接，用于接收所述用电设备输出的温度数字信号，并对温度数字信号判断后向所述用电设备或所述供电通路输出通断控制信号。

本发明设计的电源健康管理方法，能实时监测供电通路上输出电压及元器件的温度，当超出阈值时，及时关断该供电通路的电源输出，以避免损坏后端用电设备风险，其具有以下优点：

1.可对电源输出进行有效监控，避免无法控制输出造成后端用电设备损坏；

2.实现多余度供电间的指向性的切换，减少消耗，避免因某器件损坏无法输出的情况，确保输出供电电压的稳定性；

3.通过多个供电通路形成的多余度电源输出，能够通过控制模块指向性控制某个供电通路的电源输出，可以避免了因其他供电通路上元器件损坏造成无法向后端用电设备输出电源的情况，也可以避免多路供电通路同时工作造成的额外消耗情况，从而可以确保输出供电电压的稳定性，有利于提升电源模块的测试性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种电源健康管理方法，其特征在于，电源健康管理方法对电源输出模块中各供电通路对与其连接的用电设备的供电进行控制，所述方法包括以下步骤：

采集各供电通路中元器件的温度信号和/或电压信号；

设定温度阈值和电压阈值；

基于温度阈值对温度信号判断，和/或，基于电压阈值对电压信号判断，获取各供电通路判断结果；

基于各供电通路判断结果，生成各供电通路的通断控制信号；

依据通断控制信号，对各供电通路的连通或断开进行控制。

2.根据权利要求1所述的电源健康管理方法，其特征在于：所述方法还包括：

采集用电设备的温度数字信号；

设定温度数字阈值，并基于温度数字阈值对温度数字信号判断，获取用电设备判断结果；

基于用电设备判断结果，对与该用电设备连接的供电通路的连通或断开进行控制，或者，对该用电设备的是否中断工作进行控制。

3.根据权利要求2所述的电源健康管理方法，其特征在于：所述基于用电设备判断结果，对与该用电设备连接的供电通路的连通或断开进行控制，包括：

当用电设备判断结果为温度正常时，则依据通断控制信号对与该用电设备连接的供电通路的连接或断开进行控制；

当用电设备判断结果为温度异常时，则控制与该用电设备连接的所有供电通路均断开，或控制该用电设备中断工作。

4.根据权利要求1所述的电源健康管理方法，其特征在于，所述供电通路中元器件包括DC/DC模块、功率二极管中任意一种或两种。

5.根据权利要求1所述的电源健康管理方法，其特征在于，每一个所述供电通路上设有开关，且所述电源输出模块中所述供电通路与所述用电设备之间的连接方式，包括：

一个所述用电设备的前端连接有1条所述供电通路；

或者，同一个所述用电设备的前端并联有经余度管理的多条所述供电通路；

或者，一条所述供电通路的后端并联有多个所述用电设备。

6.根据权利要求1所述的电源健康管理方法，其特征在于，所述采集各供电通路中元器件的温度信号和/或电压信号，包括：

采用电压采集电路采集所述供电通路中元器件电压信号；

采用温度采集电路采集所述供电通路中元器件温度信号，并将温度信号转换为数字信号。

7.一种电源健康管理电路，其特征在于，包括监测模块，所述监测模块的输入端与电源输出模块连接，输出端与控制模块连接；

所述电源输出模块包括多条并联的供电通路，且每一条所述供电通路上均设有元器件；

所述监测模块包括电压采集电路、温度采集电路，所述电压采集电路用于采集各所述供电通路上所述元器件的电压信号，并将采集的电压信号输出给所述控制模块；所述温度采集电路用于采集所述供电通路上所述元器件的温度数据，并将温度数据转化为数字信号后输出给所述控制模块；

所述控制模块与每一条所述供电通路连接，用于依据电压信号或数字信号对所述元器件判断，并依据判断结果输出控制所述供电通路的通断控制信号。

8.根据权利要求1所述的电源健康管理电路，其特征在于：所述元器件包括DC/DC模块、功率二极管中任意一种或两种。

9.根据权利要求8所述的电源健康管理电路，其特征在于：所述供电通路上还设有开关，所述开关与所述控制模块连接，所述控制模块用于控制所述开关。

10.根据权利要求8所述的电源健康管理电路，其特征在于：所述控制模块还与所述供电通路上连接的用电设备连接，用于接收所述用电设备输出的温度数字信号，并对温度数字信号判断后向所述用电设备或所述供电通路输出通断控制信号。