TWI678082B - 電源延續控制電路 - Google Patents

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鴻海精密工業股份有限公司
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Abstract

一種電源延續控制電路，包括：供電電路、檢測電路、儲能電路、開關模組、控制電路及電源供電輸出端。該檢測電路電連接於該供電電路。該開關模組電連接於該儲能電路。該控制電路連接於該開關模組及該檢測電路。該電源供電輸出端電連接於該控制電路及該供電電路。

Description

電源延續控制電路
本發明涉及一種控制電路，尤其涉及一種電源延續控制電路。
交換機與資訊產品有時需要得到比原先產品更大的輸出功率，這種情況下，我們通常會使用外加電源的方式來擴充產品的這種應用，例如：乙太網供電(Power Over Etheret,PoE)交換機與外部電源供應(External Power Supply,EPS)產品的應用，PoE Switch上配合了EPS產品可以使PoE Switch的供電能力增加，比如：PoE Switch原本是48個埠(Port)可支援12 PoE Port，每個Port 30W，如果配合了EPS產品後就可以提升至可支援24 PoE Port或是48 PoE Port，但EPS線材如果發生異常不能給Switch系統供電，則會使得整個Switch系統因無法提供原先系統與EPS產品所提供的功率，而使得系統超載而保護，讓系統直接停止運作。
有鑑於此，有必要提供一種電源延續控制電路，以避免系統直接停止運作，而沒有時間保存資料，從而造成資料的丟失。
本發明實施方式提供的電源延續控制電路包括：供電電路，用於提供預設電壓輸出；檢測電路，電連接於該供電電路，用於獲取該供電電路所輸出的電壓，以判斷該供電電路是否供電正常，異常時輸出第一信號，正常時輸出第二信號；儲能電路，用於儲存能量；開關模組，包括第一電子開關及第二電子開關，電連接于於該儲能電路； 控制電路，電連接於該開關模組及該檢測電路，用於根據接收到的第二信號輸出第一預設占空比的方波信號控制該第一電子開關與該第二電子開關導通或斷開以使該儲能電路儲能，及根據接收到的第一信號輸出第二預設占空比的方波信號控制該第一電子開關與該第二電子開關導通或斷開以使該儲能電路供能；電源供電輸出端，電連接於該控制電路及該供電電路，用於給外部設備供電。
優選地，該控制電路包括：直流電壓輸出單元，電連接於該檢測電路，用於在該檢測電路輸出第一信號時，該直流電壓輸出單元輸出第一電壓信號，及在該檢測電路輸出第二信號時，該直流電壓輸出單元輸出第二電壓信號；三角波發生器，用於產生預設幅度及頻率的三角波；電壓比較單元，電連接於該三角波發生器及該直流電壓輸出單元，用於將該直流電壓輸出單元輸出的電壓信號與該三角波進行比較，並根據比較結果相應輸出第一預設占空比的方波信號或者第二預設占空比的方波信號。
優選地，電壓比較單元為第一電壓比較器，該直流電壓輸出單元包括：第一電阻，一端電連接於該檢測電路；第一直流電壓源；第二電阻，一端電連接於該第一電阻的另一端，該第二電阻的另一端電連接於該第一直流電壓源的正極。
優選地，該電壓比較電路還包括：第一偵測電路，電連接於該第一電壓比較器的正向輸入端，用於偵測該電源供電輸出端的電壓值，並根據該電源供電輸出端的電壓值的變化調整該第一電壓比較器的正向輸入端的電壓值。
優選地，該第一偵測電路包括：第三電阻，一端電連接於該電源供電輸出端；第四電阻，一端電連接於該第三電阻的另一端，該第四電阻的另一端接地；第二直流電壓源； 第二電壓比較器，正向輸入端電連接於該第四電阻的一端，反向輸入端電連接於該第二直流電壓源的正極；第五電阻，一端電連接於該第二電壓比較器的輸出端，另一端電連接於該第一電壓比較器的正向輸入端。
優選地，該第二電阻的電阻值小於該第五電阻的電阻值。
優選地，該檢測電路包括：二極體；第三電壓比較器，用於根據該二極體兩端的電壓值判斷該供電電路是否供電正常；第二偵測電路，一端電連接於該二極體的陽極，另一端電連接於該第三電壓比較器的反向輸入端，用於偵測該二極體陽極的電壓值；第三偵測電路，一端電連接於該二極體的陰極，另一端電連接於該第三電壓比較器的正向輸入端，用於偵測該二極體陰極的電壓值。
優選地，該第二偵測電路包括：第六電阻，一端電連接於該二極體的陽極，另一端電連接於該第三電壓比較器的反向輸入端；第七電阻，一端電連接於該第三電壓比較器的反向輸入端，另一端接地；該第三偵測電路包括：第八電阻，一端電連接於該二極體的陰極，另一端電連接於該第三電壓比較器的正向輸入端；第九電阻，一端電連接於該第三電壓比較器的正向輸入端，另一端接地。
優選地，該第六電阻和該第七電阻的電阻值之比等於該第八電阻和該第九電阻的電阻值之比。
優選地，該儲能電路包括：電感；電容，一端電連接於該電感的一端，該電容的另一端接地。
上述電源延續控制電路在供電電路正常供電時，由儲能電路儲存能量，等至系統發生異常時，再將儲能電路儲存的能量輸出，以支援系統瞬間所需 的功率達到能量的延遲，使系統不會造成超載而停機，進而使得系統可以有時間保存資料，避免造成資料的丟失。
1‧‧‧電源延續控制電路
10‧‧‧供電電路
20‧‧‧檢測電路
30‧‧‧儲能電路
40‧‧‧開關模組
50‧‧‧控制電路
60‧‧‧電源供電輸出端
51‧‧‧直流電壓輸出單元
52‧‧‧三角波發生器
53‧‧‧電壓比較單元
54‧‧‧第一偵測電路
22‧‧‧第二偵測電路
23‧‧‧第三偵測電路
Q1‧‧‧第一電子開關
Q2‧‧‧第二電子開關
L1‧‧‧電感
C1‧‧‧電容
U1‧‧‧第一直流電壓源
U2‧‧‧第二直流電壓源
A1‧‧‧第一電壓比較器
A2‧‧‧第二電壓比較器
A3‧‧‧第三電壓比較器
T1‧‧‧反相器
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
R5‧‧‧第五電阻
R6‧‧‧第六電阻
R6‧‧‧第七電阻
R8‧‧‧第八電阻
R9‧‧‧第九電阻
D1‧‧‧二極體
K1‧‧‧開關
圖1 為電源延續控制電路一實施方式的功能模組圖。
圖2 為本發明控制電路的一實施方式的電路圖。
圖3 為本發明檢測電路的電路圖。
圖4 為本發明電源延續控制電路的電路圖。
請參閱圖1，圖1為本發明一實施方式中的電源延續控制電路1的供能模組圖。在本實施方式中，電源延續控制電路1包括供電電路10、檢測電路20、儲能電路30、開關模組40、控制電路50、電源供電輸出端60。
在本發明實施方式中，供電電路10用於提供預設電壓輸出。在本實施方式中，該預設電壓為54V，供電電路以EPS產品為例，但不以此為限，EPS產品通過EPS線材給外部設備供電，比如PoE Switch設備，從而使得PoE Switch的供電能力增加。檢測電路20電連接於供電電路10，用於獲取供電電路10所輸出的電壓，以判斷供電電路10是否供電正常。當檢測電路20檢測到供電電路10異常時，輸出第一信號；當檢測電路20檢測到供電電路10正常時，輸出第二信號。在本實施方式中，該第一信號為低電平’0’，該第二信號為高電平’1’。可以理解的是，在本發明的其他實施方式中，該第一信號也可以為高電平’1’，該第二信號為低電平’0’。儲能電路30電連接於開關模組40，用於儲存能量。開關模組40，包括第一電子開關Q1及第二電子開關Q2，第一電子開關Q1及第二電子開關Q2可以皆為場效應管，也可以皆為三極管或者一個為場效應管一個為三極管。在本實施方式中，第一電子開關Q1及第二電子開關Q2以第一MOS管Q1及第二MOS管Q2為例。控制電路50電連接於開關模組40及檢測電路20，用於根據接收到的第二信號輸出第一預設占空比的方波信號控制第一電子開關Q1與第二電子開關Q2導通或斷開以使儲能電路30儲能，及根據接收到的第一信號輸出第二預設占空比的方波信號控制該第一電子開關Q1與該第二電子開關Q2導通或斷開以使儲能電路30供能。需要說明的是，上 述的第一電子開關Q1與第二電子開關Q2導通或斷開指的是在一個時間點上，第一電子開關Q1與第二電子開關Q2只有一個導通，另一個斷開，而不能為同時導通或者同時斷開。電源輸出供電端50電連接於控制電路40及供電電路10，用於給外部設備供電。
本發明實施例中的電源延續控制電路1在供電電路10正常供電時，由儲能電路30儲存能量，等至系統發生異常時，再將儲能電路30儲存的能量輸出，以支援系統瞬間所需的功率達到能量的延遲，使系統不會造成超載而停機，進而使得系統可以有時間保存資料，避免造成資料的丟失。
請參閱圖2，圖2為本發明控制電路50的一實施方式的電路圖。
在本實施方式中，控制電路50包括直流電壓輸出單元51、三角波發生器52及電壓比較單元53。直流電壓輸出單元51，電連接於檢測電路20，用於在檢測電路20輸出第一信號時，直流電壓輸出單元51輸出第一電壓信號，及在檢測電路20輸出第二信號時，直流電壓輸出單元51輸出第二電壓信號。三角波發生器52用於產生預設幅度及頻率的三角波。在本實施方式中，該預設幅度為5V、頻率為100KHz，該第一電壓信號為幅值為2.5V~5V中的任意值的直流電壓信號，比如為幅值為4.0V的直流電壓信號，該第二電壓信號為幅值為2.5V的直流電壓信號。電壓比較單元53電連接於三角波發生器52及直流電壓輸出單元51，用於將直流電壓輸出單元51輸出的電壓信號與該三角波進行比較，並根據比較結果相應輸出第一預設占空比的方波信號或者第二預設占空比的方波信號，以使儲能電路30儲能或者供能，儲能電路30如何儲能或供能，將在下文作詳細說明。
在本實施例中，儲能電路30包括電感L1及電容C1。電容C1的一端電連接於電感L1的一端，電容C1的另一端接地。電壓比較單元53為第一電壓比較器A1。直流電壓輸出單元51包括第一電阻R1、第一直流電壓源U1、第二電阻R2。第一電壓比較器A1用於比較正向輸入端的電壓值及反向輸入端的電壓值，以輸出預設占空比的方波。在本實施例中，第一直流電壓源U1的輸出為5V。進一步，為了保證儲能電路30對外部設備穩定供電，控制電路50還包括第一偵測電路54。第一偵測電路54電連接於第一電壓比較器A1的正向輸入端，用於偵測電源供電輸出端50的電壓值，並根據電源供電輸出端50的電壓值的變化調整第一電壓比較器A1的正向輸入端的電壓值。具體如何調整第一電 壓比較器A1的正向輸入端的電壓值將在下文做詳細說明。第一偵測電路54包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二直流電壓源U2、第二電壓比較器A2及第五電阻R5。在本實施例中，第二直流電壓源U2的輸出為2.5V。
第一電壓比較器A1的反向輸入端電連接於三角波發生器41，第一電壓比較器A1的正向輸入端電連接於第二電阻R2的一端，第二電阻R2的一端還電連接於第一電阻R1的一端，第二電阻R2的另一端電連接於第一直流電壓源U1的正極，第一直流電壓源U1的負極接地。第一電壓比較器A1的輸出端電連接於第一MOS管Q1的柵極G，第一電壓比較器A1的輸出端還經過反相器T1電連接於第二MOS管Q2的柵極G，第一MOS管Q1的源極S電連接於第二MOS管Q2的漏極D，第一MOS管Q1的漏極D電連接於電源供電輸出端50，第二MOS管Q2的源極S接地。第一電壓比較器A1的正向輸入端還電連接於第五電阻R5的一端，第五電阻R5的另一端電連接於第二電壓比較器A2的輸出端，其中，第二電阻R2的阻值小於第五電阻R5的阻值，以便第二電阻R2與第五電阻R5組成分壓電路時，第五電阻R5可以分到更大的電壓值。第二電壓比較器A2的正向輸入端電連接於第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端接地。第四電阻R4的一端還電連接於第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端電連接於電源供電輸出端50。第二電壓比較器A2的反向輸入端電連接於第二直流電壓源U2的正極，第二直流電壓源U2的負極接地。
請參閱圖3，圖3為本發明檢測電路20的一實施方式的電路圖。
在本實施方式中，檢測電路20包括二極體D1、第三電壓比較器A3及第二偵測電路22及第三偵測電路23。第二偵測電路22一端電連接於二極體D1的正極，第二偵測電路23的另一端電連接於第三電壓比較器A3的反向輸入端，用於偵測二極體D1正極的電壓值。第三偵測電路23一端電連接於二極體D1的負極，第三偵測電路23的另一端電連接於第三電壓比較器A3的正向輸入端，用於偵測二極體D1負極的電壓值。第三電壓比較器A3根據二極體D1兩端的電壓值判斷供電電路10是否正常。第二偵測電路22包括第六電阻R6及第七電阻R7。第三偵測電路23包括第八電阻R8及第九電阻R9。第六電阻R6和第七電阻R7的電阻值之比等於第八電阻R8和第九電阻R9的電阻值之比。
二極體D1的陽極電連接於第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端電連接於第七電阻R7的一端，第七電阻R7的另一端接地。第六電阻的R6 的另一端還電連接於第三電壓比較器A3的反向輸入端。第三電壓比較器A3的正向輸入端電連接於第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端接地。第九電阻R9的一端還電連接於第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端電連接於二極體D1的陰極。
請參閱圖4，圖4為本發明電源延續控制電路1的一實施方式的電路圖，下面結合圖4對本發明實施例中的電源延續控制電路1的工作原理進行詳細的描述。本發明實施例中的開關K1為類比供電電路是否正常的元件。
本發明提供的電源延續控制電路1通過檢測電路20檢測供電電路10的供電情況，具體的，在供電電路10供電正常時，開關K1導通，供電電路10輸出的電壓經二極體D1後至電源供電輸出端60，以給外部設備供電，以及供電電路10輸出的電壓經二極體D1後的電壓經第三電阻R3與第四電阻R4組成的分壓電路分壓後使得第二電壓比較器A2的正向輸入端電壓值略大於反向輸入端的電壓值，第二電壓比較器A2輸出高電平，進而導致電阻R5被開路。同時，通過電阻R6與R7組成的第二偵測電路22以及電阻R8與R9組成的第三偵測電路23分別偵測二極體D1兩端的電壓，由於二極體D1在導通時存在大約0.7V的壓降，且R6與R7的阻值之比與R8與R9的阻值之比相等，故在供電電路10供電正常時，第三電壓比較器A3的反向輸入端電壓會大於正向輸入端電壓，第三電壓比較器A3輸出低電平，第一電阻R1與第二電阻R2組成分壓電路對第一直流電壓源U1(5V)進行分壓使得第一電壓比較器A1的正向輸入端的電壓值為2.5V。第一電壓比較器A1將該正向輸入端的電壓值與反向輸入端連接的三角波發生器41產生的頻率為100KHz，幅度為5V的三角波比較後輸出一個占空比為50%的方波，進而控制MOS管Q1在前半個時間週期內導通，MOS管Q2在前半個時間週期內斷開，MOS管Q1在後半個時間週期內斷開，MOS管Q2在後半個時間週期內導通。當MOS管Q1導通時，電源供電輸出端50經MOS管Q1及電感L2給電容C1進行充電儲能，當MOS管Q2導通時，電容C1、電感L1及MOS管Q2形成放電回路，使得電容C1將放電的能量儲存在電感L1中。
在供電電路10異常供電時，開關K2斷開，第三電壓比較器A3的反向輸入端電壓將變為0V，而第三電壓比較器A3的正向輸入端由於存在儲能電路30對外部設備供能所提供的電壓，故第三電壓比較器A3將輸出高電平， 進而使得電阻R1被開路。在儲能電路30對外部設備供能時，由於MOS管Q1一開始只是在前半個週期內導通，後半個週期內斷開，故隨著供能的持續，儲能電路30在半個週期內提供的能量達不到外部設備的供電電壓，則第二電壓比較器A2的反向輸入端的電壓值將減小，從而使得第二電壓比較器A2輸出低電平，第二電阻R2與第五電阻R5組成分壓電路對第一直流電壓源U1進行分壓使得第一電壓比較器A1的正向輸入端電壓值大於2.5V，進而使得第一電壓比較器A1輸出高電平的時間延長，MOS管Q1在一個時間週期內導通的時間延長，進而保證儲能電路30對外部設備穩定供電。
本發明提供的電源延續控制電路1在供電電路10正常供電時，由儲能電路30儲存能量，等至系統發生異常時，再將儲能電路30儲存的能量輸出，以支援系統瞬間所需的功率達到能量的延遲，使系統不會造成超載而停機，進而使得系統可以有時間保存資料，避免造成資料的丟失。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

Claims (9)

  1. 一種電源延續控制電路，該電源延續控制電路包含：供電電路，用於提供預設電壓輸出；檢測電路，電連接於該供電電路，用於獲取該供電電路所輸出的電壓，以判斷該供電電路是否供電正常，異常時輸出第一信號，正常時輸出第二信號；儲能電路，用於儲存能量；開關模組，包括第一電子開關及第二電子開關，電連接於該儲能電路；控制電路，電連接於該開關模組及該檢測電路，用於根據接收到的第二信號輸出第一預設占空比的方波信號控制該第一電子開關與該第二電子開關導通或斷開以透過該供電電路對該儲能電路儲能，及根據接收到的第一信號輸出第二預設占空比的方波信號控制該第一電子開關與該第二電子開關導通或斷開以使該儲能電路供能；及電源供電輸出端，電連接於該控制電路及該供電電路，用於給外部設備供電；其中該控制電路包括：直流電壓輸出單元，電連接於該檢測電路，用於在該檢測電路輸出第一信號時，該直流電壓輸出單元輸出第一電壓信號，及在該檢測電路輸出第二信號時，該直流電壓輸出單元輸出第二電壓信號；三角波發生器，用於產生預設幅度及頻率的三角波；及電壓比較單元，電連接於該三角波發生器及該直流電壓輸出單元，用於將該直流電壓輸出單元輸出的電壓信號與該三角波進行比較，並根據比較結果相應輸出第一預設占空比的方波信號或者第二預設占空比的方波信號。
  2. 如請求項第1項所述之電源延續控制電路，該電壓比較單元包括第一電壓比較器，該直流電壓輸出單元包括：第一電阻，一端電連接於該檢測電路；第一直流電壓源；及第二電阻，一端電連接於該第一電阻的另一端，該第二電阻的另一端電連接於該第一直流電壓源的正極。
  3. 如請求項第2項所述之電源延續控制電路，該控制電路還包括：第一偵測電路，電連接於該第一電壓比較器的正向輸入端，用於偵測該電源供電輸出端的電壓值，並根據該電源供電輸出端的電壓值的變化調整該第一電壓比較器的正向輸入端的電壓值。
  4. 如請求項第3項所述之電源延續控制電路，該第一偵測電路包括：第三電阻，一端電連接於該電源供電輸出端；第四電阻，一端電連接於該第三電阻的另一端，該第四電阻的另一端接地；第二直流電壓源；第二電壓比較器，正向輸入端電連接於該第四電阻的一端，反向輸入端電連接於該第二直流電壓源的正極；及第五電阻，一端電連接於該第二電壓比較器的輸出端，另一端電連接於該第一電壓比較器的正向輸入端。
  5. 如請求項第4項所述之電源延續控制電路，該第二電阻的電阻值小於該第五電阻的電阻值。
  6. 一種電源延續控制電路，包含：供電電路，用於提供預設電壓輸出；檢測電路，電連接於該供電電路，用於獲取該供電電路所輸出的電壓，以判斷該供電電路是否供電正常，異常時輸出第一信號，正常時輸出第二信號；儲能電路，用於儲存能量；開關模組，包括第一電子開關及第二電子開關，電連接於該儲能電路；控制電路，電連接於該開關模組及該檢測電路，用於根據接收到的第二信號輸出第一預設占空比的方波信號控制該第一電子開關與該第二電子開關導通或斷開以使該儲能電路儲能，及根據接收到的第一信號輸出第二預設占空比的方波信號控制該第一電子開關與該第二電子開關導通或斷開以使該儲能電路供能；及電源供電輸出端，電連接於該控制電路及該供電電路，用於給外部設備供電；其中，該檢測電路包括：二極體；電壓比較器，用於根據該二極體兩端的電壓值判斷該供電電路是否供電正常；第一偵測電路，一端電連接於該二極體的陽極，另一端電連接於該電壓比較器的反向輸入端，用於偵測該二極體陽極的電壓值；及第二偵測電路，一端電連接於該二極體的陰極，另一端電連接於該電壓比較器的正向輸入端，用於偵測該二極體陰極的電壓值。
  7. 如請求項第6項所述之電源延續控制電路，其中該第一偵測電路包括：第一電阻，一端電連接於該二極體的陽極，另一端電連接於該電壓比較器的反向輸入端；及第二電阻，一端電連接於該電壓比較器的反向輸入端，另一端接地；該第二偵測電路包括：第三電阻，一端電連接於該二極體的陰極，另一端電連接於該電壓比較器的正向輸入端；及第四電阻，一端電連接於該電壓比較器的正向輸入端，另一端接地。
  8. 如請求項第7項所述之電源延續控制電路，該第一電阻和該第二電阻的電阻值之比等於該第三電阻和該第四電阻的電阻值之比。
  9. 如請求項第8項所述之電源延續控制電路，該儲能電路包括：電感；及電容，一端電連接於該電感的一端，該電容的另一端接地。
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