CN201369577Y - 一种掉电保护装置及利用其实现的电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种掉电保护装置及利用其实现的电子设备。该装置包括充放电回路，充放电回路包括储能电感、备用电源以及开关组；在电源正常供电时，储能电感用于利用电源提供的电能进行储能，并将利用电源产生的储能输出至备用电源，备用电源用于利用储能电感提供的电能进行储能，开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用电源为备用电源提供持续电流或电压；在电源发生掉电时，备用电源用于利用自身储能向储能电感供电，储能电感用于利用备用电源提供的电能进行储能，并将利用备用电源产生的储能输出至需要掉电保护的装置，开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用备用电源为需要掉电保护的装置提供持续电流或电压。

Description

一种掉电保护装置及利用其实现的电子设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种掉电保护装置及利用其实现的电子设备。

背景技术

高精设备或者存储设备等需要严格的掉电保护措施。若没有掉电保护措施，不仅会破坏高精设备或者存储设备，还会给用户带来巨大的损失。

以存储设备为例，当前存储设备包括以磁介质盘片为存储介质的机械式硬盘和以半导体器件为存储介质的固态硬盘。为了提高读写性能，这两种存储设备都配备了高速缓存(Cache)，Cache一般是随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)，读写速度很快。但是RAM是易挥发性器件，当存储设备正在写数据时发生掉电，正在写入的数据将不被保存，存储设备中的数据也随之丢失。当Cache中的固件正在升级时发生掉电，临时存储在Cache中的数据也会随之丢失。因此，掉电保护技术越来越收到重视。

实现掉电保护的现有技术为：采用降压(Buck)电路以及升压(Boost)电路实现掉电保护。具体地，Buck电路以及Boost电路各自分别包括一个开关、一个二极管、一个储能电感、一个退耦电容，Buck电路与Boost电路共有一个备用电源。当电源正常向需要掉电保护的装置供电时，Buck电路工作，利用电源提供的电能对备用电源进行储能。当备用电源充电已满时，停止对备用电源充电。当电源发生掉电时，Boost电路工作，备用电源利用自身的储能，向需要掉电保护的装置供电。

发明人在研究过程中，发现上述实现掉电保护的现有技术至少存在以下缺点：由于采用了Buck电路以及Boost电路两套电路，这两套电路包含的元件较多，导致成本较高。

发明内容

本实用新型提供了一种掉电保护装置及利用其实现的电子设备，以节约实现掉电保护的成本。

一种掉电保护装置，所述装置包括充放电回路，所述充放电回路包括储能电感、备用电源以及开关组；

在电源正常供电时，所述储能电感用于利用所述电源提供的电能进行储能，并将利用所述电源产生的储能输出至所述备用电源，所述备用电源用于利用所述储能电感提供的电能进行储能，所述开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用所述电源为所述备用电源提供持续电流或电压；

在所述电源发生掉电时，所述备用电源用于利用自身储能向所述储能电感供电，所述储能电感用于利用所述备用电源提供的电能进行储能，并将利用所述备用电源产生的储能输出至需要掉电保护的装置，所述开关组用于通过调节所述各开关的通断顺序，利用所述备用电源为所述需要掉电保护的装置提供持续电流或电压。

一种电子设备，该电子设备包括掉电保护装置，所述装置包括充放电回路，所述充放电回路包括储能电感、备用电源以及开关组；

在电源正常供电时，所述储能电感用于利用所述电源提供的电能进行储能，并将利用所述电源产生的储能输出至所述备用电源，所述备用电源用于利用所述储能电感提供的电能进行储能，所述开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用所述电源为所述备用电源提供持续电流或电压；

在所述电源发生掉电时，所述备用电源用于利用自身储能向所述储能电感供电，所述储能电感用于利用所述备用电源提供的电能进行储能，并将利用所述备用电源产生的储能输出至需要掉电保护的装置，所述开关组用于通过调节所述各开关的通断顺序，利用所述备用电源为所述需要掉电保护的装置提供持续电流或电压。

可以看出，进行充电的电路以及进行放电的电路由一套电路完成，缩小了电路规模，充电过程与放电过程共用一个储能电感，减少了元件数量，有效节约了实现掉电保护的成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例电路图；

图2(a)为备用电源进行充电执行第一步骤的电路图；

图2(b)为备用电源进行充电执行第二步骤的电路图；

图3为备用电源进行充电执行的步骤流程图；

图4(a)为备用电源进行放电执行第一步骤的电路图；

图4(b)为备用电源进行放电执行第二步骤的电路图；

图5为备用电源进行放电执行的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的上述特征、优点更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型实施例提供的掉电保护装置可以包括一个充放电回路，通过该充放电回路实现在电源正常供电时进行充电，在电源发生掉电时进行放电。该充放电回路可以包括储能电感、备用电源以及开关组。

在电源正常供电时，储能电感用于利用电源提供的电能进行储能，并将利用电源产生的储能输出至备用电源，备用电源用于利用储能电感提供的电能进行储能，开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用电源为备用电源提供持续电流或电压；

在电源发生掉电时，备用电源用于利用自身储能向储能电感供电，储能电感用于利用备用电源提供的电能进行储能，并将利用备用电源产生的储能输出至需要掉电保护的装置，开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用备用电源为需要掉电保护的装置提供持续电流或电压。

优选地，所述开关组包括至少四个开关，所述至少四个开关中的第一开关与第四开关串联，连接在所述电源负极与所述备用电源正极之间；第二开关与第三开关串联，连接在所述电源正极与所述备用电源负极之间；所述第一开关与所述第四开关之间连接所述储能电感的一端，并与所述储能电感成Y型连接；所述第二开关与所述第三开关之间连接所述储能电感的另一端，并与所述储能电感成Y型连接。

优选地，所述第二开关与所述第四开关处于闭合状态，并且，所述第一开关与所述第三开关处于断开状态，用以使所述储能电感在所述电源正常供电时，利用所述电源提供的电能进行储能；

所述第一开关、所述第三开关以及所述第四开关处于闭合状态，并且，所述第二开关处于断开状态，用以使所述储能电感将利用所述电源产生的储能输出至所述备用电源。

优选地，所述第一开关与所述第三开关处于闭合状态，并且，所述第二开关与所述第四开关处于断开状态，用以使所述储能电感在所述电源发生掉电时，利用所述备用电源提供的电能进行储能；

所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关处于闭合状态，所述第一开关处于断开状态，用以使所述储能电感将利用所述备用电源产生的储能输出至需要掉电保护的装置。

优选地，所述至少四个开关用于根据调节具有不同的通断时间，用以恒电压或者恒电流输出。

优选地，所述至少四个开关用于控制脉冲的占空比，以对额定电压小于所述电源的备用电源进行充电，或者，对额定电压大于所述电源的备用电源进行充电。

优选地，本实用新型提供的充放电回路可以包括4个开关，1个储能电感以及1个备用电源。

本实用新型提供的充放电回路还可以包括2个退耦电容。

请参考图1，为本实用新型实施例电路图，包括：

储能电感101，用于在电源正常供电时，利用电源提供的电能进行储能，并将利用电源产生的储能输出至备用电源102，或者，在电源发生掉电时，利用备用电源102提供的电能进行储能，并将利用备用电源102产生的储能输出至需要掉电保护的装置；

备用电源(PWR_BCK，Power Backup)102，用于在电源正常供电时，利用储能电感101提供的电能进行储能，或者，在电源发生掉电时，利用自身储能向储能电感101供电；

第一开关103-1、第二开关103-2、第三开关103-3以及第四开关103-4，用于在电源正常供电时，通过调节各开关的通断顺序，利用电源为备用电源102提供持续电流，或者，在电源发生掉电时，通过调节各开关的通断顺序，利用备用电源102为需要掉电保护的装置提供持续电流。

进一步地，图1还可以包括：

第一退耦电容104-1，用于在电源正常供电时，对来自电源的电能进行滤波，用以为储能电感101提供滤波之后的电能，或者，在电源发生掉电时，对来自储能电感101的电能进行滤波，用以为需要掉电保护的装置提供滤波之后的电能；

第二退耦电容104-2，用于在电源正常供电时，对来自储能电感101的电能进行滤波，用以为备用电源102提供滤波之后的电能，或者，在电源发生掉电时，对来自备用电源102的电能进行滤波，用以为储能电感101提供滤波之后的电能。

图1所示电路可以用于不间断电源(UPS，Uninterruptible Power System)，还可以作为一个模块用于电子产品。存在掉电隐患的电子产品都可以通过本实用新型提供的供电装置进行保护，以消除掉电对电子设备带来的危害，或者，给用户造成的损失。

下面对图1所示电路图在电源正常供电时，以及电源发生掉电时各组成部分执行的操作进行详细说明。

首先，对图1所示电路图在电源正常供电时各组成部分执行的操作进行说明。在电源正常供电时，备用电源进行充电。备用电源进行充电可以分为要重复进行操作的两个步骤。请参考图2(a)，图2(a)所示表示执行第一步骤的电路图。请参考图2(b)，图2(b)所示表示执行第二步骤的电路图。下面结合图2(a)以及图2(b)对这两个步骤进行详细说明，请参考图3：

步骤301：闭合第二开关103-2以及第四开关103-4，断开第一开关203-1以及第三开关103-3；

步骤301使得电流从电源正极流出，通过第二开关103-2、储能电感101、第四开关103-4，流回电源负极，形成一个回路。同时，来自电源的电能存储在储能电感101中。

步骤302：闭合第一开关103-1、第三开关103-3以及第四开关103-4，断开第二开关103-2。

步骤302使得电流从储能电感101中流出，流过第一开关103-1、并联的第二退耦电容104-2和备用电源102、第三开关103-3。同时，来自储能电感101的电能存储在备用电源102中。

步骤301以及步骤302重复执行操作若干次才能使备用电源102存储满电能。

进一步地，PWR_DETECT_P以及PWR_DETECT_N分别是备用电源102的正负极电压检测点，正负极电压之差为备用电源102的当前电压值。当检测到备用电源102的当前电压值达到用户设定值时，表示备用电源102电能已存储满电能，此时，断开第一开关103-1、第二开关103-2、第三开关103-3以及第四开关103-4，使备用电源102停止储能。

至此，对电源正常供电时各部分执行的操作进行了详细说明。下面对电源发生掉电时，各部分执行的操作进行说明。

在电源发生掉电时，进行放电，备用电源进行放电可以分为要重复操作的两个步骤。请参考图4(a)，图4(a)所示表示执行第一步骤的电路图。请参考图4(b)，图4(b)所示表示执行第二步骤的电路图。下面结合图4(a)以及图4(b)对这两个步骤进行详细说明，请参考图5：

步骤501：闭合第一开关103-1以及第三开关103-3，断开第二开关103-2以及第四开关103-4；

步骤501使得电流从备用电源102的正极流出，通过第一开关103-1、储能电感101、第三开关103-3，流回备用电源102的负极，形成一个回路。同时，来自备用电源102的电能可以存储在储能电感101中。

步骤502：闭合第二开关103-2、第三开关103-3以及第四开关103-4，断开第一开关103-1。

步骤502使得电流从储能电感101中流出，流过第二开关103-2、并联的第一退耦电容104-1和需要掉电保护的装置、第四开关103-4。同时，来自储能电感101的电能继续向需要掉电保护的装置供电。

综上，在电源正常供电时，备用电源102进行充电，在电源发生掉电时，备用电源102进行放电，为需要掉电保护的装置提供了保障。进行充电的电路以及进行放电的电路由一套电路完成，缩小了电路规模，只需一个储能电感，减少了元件数量，有效节约了实现掉电保护的成本。

备用电源102可以根据供电时间以及供电电压的要求，选择不同的可充电电池，可选择的可充电电池数量至少为一个，配置灵活。

通过检测备用电源102的电压，可以防止过度充电，延长备用电源102的使用寿命。

备用电源102充电以及放电过程采用开关操作交替进行的脉冲式充放电，通过调节脉冲宽度，可以恒电压或者恒电流输出，满足备用电源102充电及放电的需要。

在备用电源102进行充电时，通过调节脉冲宽度，不但可以实现对额定电压小于电源的备用电源102充电，也可以实现对额定电压大于电源的备用电源102充电。

本实用新型还提供了一种电子设备，该电子设备包括掉电保护装置，该装置包括：充放电回路，该充放电回路包括储能电感、备用电源以及开关组；

在电源正常供电时，储能电感用于利用电源提供的电能进行储能，并将利用电源产生的储能输出至备用电源，备用电源用于利用储能电感提供的电能进行储能，开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用电源为备用电源提供持续电流或电压；

在电源发生掉电时，备用电源用于利用自身储能向储能电感供电，储能电感用于利用备用电源提供的电能进行储能，并将利用备用电源产生的储能输出至需要掉电保护的装置，开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用备用电源为需要掉电保护的装置提供持续电流或电压。

该电子设备可以是：个人电脑、移动终端或者个人数码助理PDA。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本实用新型可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本实用新型所提供的一种掉电保护装置及利用其实现的电子设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1、一种掉电保护装置，其特征在于，所述装置包括充放电回路，所述充放电回路包括储能电感、备用电源以及开关组；

在电源正常供电时，所述储能电感用于利用所述电源提供的电能进行储能，并将利用所述电源产生的储能输出至所述备用电源，所述备用电源用于利用所述储能电感提供的电能进行储能，所述开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用所述电源为所述备用电源提供持续电流或电压；

在所述电源发生掉电时，所述备用电源用于利用自身储能向所述储能电感供电，所述储能电感用于利用所述备用电源提供的电能进行储能，并将利用所述备用电源产生的储能输出至需要掉电保护的装置，所述开关组用于通过调节所述各开关的通断顺序，利用所述备用电源为所述需要掉电保护的装置提供持续电流或电压。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关组包括至少四个开关，所述至少四个开关中的第一开关与第四开关串联，连接在所述电源负极与所述备用电源正极之间；第二开关与第三开关串联，连接在所述电源正极与所述备用电源负极之间；所述第一开关与所述第四开关之间连接所述储能电感的一端，并与所述储能电感成Y型连接；所述第二开关与所述第三开关之间连接所述储能电感的另一端，并与所述储能电感成Y型连接。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二开关与所述第四开关处于闭合状态，并且，所述第一开关与所述第三开关处于断开状态，用以使所述储能电感在所述电源正常供电时，利用所述电源提供的电能进行储能；

所述第一开关、所述第三开关以及所述第四开关处于闭合状态，并且，所述第二开关处于断开状态，用以使所述储能电感将利用所述电源产生的储能输出至所述备用电源。

4、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一开关与所述第三开关处于闭合状态，并且，所述第二开关与所述第四开关处于断开状态，用以使所述储能电感在所述电源发生掉电时，利用所述备用电源提供的电能进行储能；

所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关处于闭合状态，所述第一开关处于断开状态，用以使所述储能电感将利用所述备用电源产生的储能输出至需要掉电保护的装置。

5、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少四个开关用于根据调节具有不同的通断时间，用以恒电压或者恒电流输出。

6、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少四个开关用于控制脉冲的占空比，以对额定电压小于所述电源的备用电源进行充电，或者，对额定电压大于所述电源的备用电源进行充电。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充放电回路还包括：与所述储能电感并联的第一退耦电容，与所述备用电源以及所述储能电感并联的第二退耦电容；

在所述电源正常供电时，所述第一退耦电容用于对来自所述电源的电能进行滤波，用以为所述储能电感提供滤波之后的电能，所述第二退耦电容用于对来自所述储能电感的电能进行滤波，用以为所述备用电源提供滤波之后的电能；

在所述电源发生掉电时，所述第二退耦电容用于对来自所述备用电源的电能进行滤波，用以为所述储能电感提供滤波之后的电能，所述第一退耦电容用于对来自所述储能电感的电能进行滤波，用以为所述需要掉电保护的装置提供滤波之后的电能。

8、一种利用权利要求1所述的装置实现的电子设备，该电子设备包括掉电保护装置，所述装置包括充放电回路，所述充放电回路包括储能电感、备用电源以及开关组；

在电源正常供电时，所述储能电感用于利用所述电源提供的电能进行储能，并将利用所述电源产生的储能输出至所述备用电源，所述备用电源用于利用所述储能电感提供的电能进行储能，所述开关组用于通过调节各开关的通断顺序，利用所述电源为所述备用电源提供持续电流或电压；

在所述电源发生掉电时，所述备用电源用于利用自身储能向所述储能电感供电，所述储能电感用于利用所述备用电源提供的电能进行储能，并将利用所述备用电源产生的储能输出至需要掉电保护的装置，所述开关组用于通过调节所述各开关的通断顺序，利用所述备用电源为所述需要掉电保护的装置提供持续电流或电压。

9、根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：个人电脑、移动终端或者个人数码助理PDA。

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