TWI683506B - 異常斷電控制系統及方法 - Google Patents

異常斷電控制系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI683506B
TWI683506B TW108116726A TW108116726A TWI683506B TW I683506 B TWI683506 B TW I683506B TW 108116726 A TW108116726 A TW 108116726A TW 108116726 A TW108116726 A TW 108116726A TW I683506 B TWI683506 B TW I683506B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
circuit
power
power supply
current
comparator
Prior art date
Application number
TW108116726A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202044718A (zh
Inventor
許鈞凱
林坤億
Original Assignee
茂達電子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 茂達電子股份有限公司 filed Critical 茂達電子股份有限公司
Priority to TW108116726A priority Critical patent/TWI683506B/zh
Priority to CN201910456895.2A priority patent/CN111953190B/zh
Priority to US16/543,435 priority patent/US10637347B1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI683506B publication Critical patent/TWI683506B/zh
Publication of TW202044718A publication Critical patent/TW202044718A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0096—Means for increasing hold-up time, i.e. the duration of time that a converter's output will remain within regulated limits following a loss of input power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本發明提供一種異常斷電控制系統及方法。系統包含第一比較器、升降壓控制電路、邏輯控制電路、開關電路、電流感測電路、電流斜率比較電路、第二比較器以及模式切換電路。第一比較器比較儲存電源與第一參考電壓以輸出第一電壓比較訊號。升降壓控制電路輸出升降壓控制訊號，邏輯控制電路據以控制開關電路的運作。電流斜率比較電路判斷開關電路的電流的斜率變化。第二比較器比較儲存電源與第二參考電壓以輸出第二電壓比較訊號。模式切換電路指示邏輯控制電路控制開關電路的運作。

Description

異常斷電控制系統及方法
本發明涉及一種控制系統，特別是涉及一種異常斷電控制系統及方法。
固態硬碟的數據儲存技術在過去十幾年發展迅速，在很多應用中逐漸取代了傳統的磁記錄硬碟。相對於傳統的基於硬碟的儲存系統，固態硬碟對掉電情況的保護有顯著不同。固態硬碟包含更複雜的元數據和數據緩存，因而必需能將數據完整地寫入記憶晶胞，確保元數據和用戶數據的完整性。對於企業級的應用，更需確保在斷電重啟後，固態硬碟必須能正常運行，同時所有已寫入記憶晶胞的數據必須可以正確被讀出。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種異常斷電控制系統，適用於電源供應裝置以及電源儲存裝置。在升壓模式下由電源儲存裝置儲存電源供應裝置提供的供應電源。在降壓模式下由電源儲存裝置供應儲存電源至電源供應裝置進行供電。異常斷電控制系統包含第一比較器、升降壓控制電路、邏輯控制電路、開關電路、電流感測電路、電流斜率比較電路、第二比較器以及模式切換電路。第一比較器具有第一比較 輸入端以及第二比較輸入端，分別連接第一參考電壓源以及電源儲存裝置。第一比較器配置以比較儲存電源與第一參考電壓源的電壓以輸出第一電壓比較訊號。升降壓控制電路配置以輸出升降壓控制訊號。邏輯控制電路連接升降壓控制電路以及第一比較器的輸出端。邏輯控制電路配置以依據第一電壓比較訊號決定是否輸出具有升壓模式指示訊息的升降壓控制訊號。開關電路連接在電源供應裝置以及電源儲存裝置之間，並連接邏輯控制電路。開關電路配置以基於升降壓控制訊號，運作在升壓模式下時允許供應電源經開關電路升壓至儲存電源進行儲存，或開關電路不進行切換。電流感測電路連接開關電路。電流感測電路配置以感測流過開關電路的電流。電流斜率比較電路連接電流感測電路。電流斜率比較電路配置以比較電流的斜率與參考電流的斜率以輸出電流斜率變化訊號。第二比較器具有第三比較輸入端以及第四比較輸入端，分別連接電源儲存裝置以及第二參考電壓源。第二比較器配置以比較儲存電源與第二參考電壓源的電壓以輸出第二電壓比較訊號。模式切換電路連接電流斜率比較電路以及第二比較器。模式切換電路配置以依據電流斜率變化訊號以及第二電壓比較訊號，以指示邏輯控制電路控制開關電路持續運作在升壓模式或切換為降壓模式下，運作在升壓模式下時允許供應電源經開關電路升壓至儲存電源進行儲存，或運作在降壓模式下時允許儲存電源經開關電路降壓至供應電源進行供電。
另外，本發明提供一種異常斷電控制方法，適用於電源供應裝置以及電源儲存裝置。在升壓模式下由電源儲存裝置儲存電源供應裝置提供的供應電源。在降壓模式下由電源儲存裝置供應儲存電源至電源供應裝置進行供電。異常斷電控制方法包含以下步驟：利用第一比較器，比較電源儲存裝置的儲存電源與第一參考電壓源的電壓以輸出第一電壓比較訊號；利用升降壓控制電路輸出升降壓控制訊號；利用邏輯控制電路，依據第一電壓比較 訊號決定是否輸出具有升壓模式指示訊息的升降壓控制訊號至開關電路，以控制開關電路運作在升壓模式或不進行切換；利用電流感測電路，感測流過開關電路的電流；利用電流斜率比較電路，比較電流的斜率與參考電流的斜率以輸出電流斜率變化訊號；利用第二比較器，比較儲存電源與第二參考電壓源的電壓以輸出第二電壓比較訊號；以及利用模式切換電路，依據電流斜率變化訊號以及第二電壓比較訊號，以指示邏輯控制電路控制開關電路持續運作在升壓模式或切換為降壓模式下。開關電路運作在升壓模式下時允許供應電源經開關電路升壓至儲存電源進行儲存，或運作在降壓模式下時允許儲存電源經開關電路降壓至供應電源進行供電。
如上所述，本發明提供一種異常斷電控制系統和方法，其可在正常供電的情況下進入升壓模式，控制電源供應裝置提供供應電源至電源儲存裝置進行儲存，而在電源供應裝置發生異常斷電時切換至降壓模式，轉為控制備用的電源儲存裝置提供儲存電源至電源供應裝置並供應給耗電的電路元件，特別是提供供應電源至發生異常斷電時正在執行程序例如存取數據的電路元件，使電路元件可使用儲存電源執行程序的未完成的作業，避免因異常斷電導致程序出現錯誤，造成需等待一段時間復電並在復電後需重新執行程序。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
100‧‧‧第一比較器
200‧‧‧第二比較器
300‧‧‧升降壓控制電路
310‧‧‧升壓控制電路
320‧‧‧降壓控制電路
400‧‧‧邏輯控制電路
500‧‧‧開關電路
UG‧‧‧上橋開關
LG‧‧‧下橋開關
LX‧‧‧節點
600‧‧‧電流感測電路
700‧‧‧電流斜率比較電路
800‧‧‧模式切換電路
L‧‧‧電感
IL‧‧‧電感電流
CIN、CAP‧‧‧電容
VIN‧‧‧供應電源
BOV‧‧‧升壓控制訊號
BUC‧‧‧降壓控制訊號
VCAPSHORT‧‧‧第一電壓比較訊號
VCAPOK‧‧‧第二電壓比較訊號
ISL‧‧‧電流斜率變化訊號
SWC‧‧‧開關控制訊號
VCAP‧‧‧儲存電源
VREF1‧‧‧第一參考電壓源
VREF2‧‧‧第二參考電壓源
S201~S213、S301~S313、S401~S417、S501~S513‧‧‧步驟
圖1為本發明第一實施例的異常斷電控制系統的電路佈局圖。
圖2為本發明第二實施例的異常斷電控制方法的步驟流程圖。
圖3為本發明第三實施例的異常斷電控制方法的步驟流程圖。
圖4為本發明第四實施例的異常斷電控制方法的步驟流程圖。
圖5為本發明第五實施例的異常斷電控制方法的步驟流程圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者訊號，但這些元件或者訊號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一訊號與另一訊號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
請參閱圖1，其為本發明第一實施例的異常斷電控制系統的電路佈局圖。如圖1所示，異常斷電控制系統包含第一比較器100、第二比較器200、升降壓控制電路300、邏輯控制電路400、開關電路500、電流感測電路600、電流斜率比較電路700以及模式切換電路800，適用於電源供應裝置以及電源儲存裝置。
異常斷電控制系統可控制電源供應裝置在升壓模式下由電源供 應裝置提供供應電源VIN經升壓對電源儲存裝置進行儲存，而供應電源VIN會供電至需耗電的電子電路元件例如固態硬碟等。然而，當電源供應裝置發生異常斷電導致電源供應裝置無法正常供應電源時，異常斷電控制系統進入降壓模式。在降壓模式下，異常斷電控制系統轉為控制備用的電源儲存裝置供應儲存電源VCAP經降壓至電源供應裝置進行供電。亦即，電源儲存裝置的儲存電源VCAP為電源供應裝置的供應電源VIN的備用電源，具體操作詳細說明如下。
第一比較器100具有第一比較輸入端以及第二比較輸入端。第一比較器100的第一比較輸入端例如非反相輸入端連接第一參考電壓源VREF1。第一比較器100的第二比較輸入端例如反相輸入端通過提供儲存電源VCAP的端點連接電源儲存裝置。
電源儲存裝置包含儲能電容CAP。儲能電容CAP的上端可通過開關電路500連接電源供應裝置。另外，儲能電容CAP的上端可連接第一比較器100的第二比較輸入端例如反相輸入端。儲能電容CAP的下端接地。
第一比較器100可通過第一比較輸入端取得第一參考電壓源VREF1供應的第一參考電壓。第一比較器100可通過第二比較輸入端取得電源儲存裝置供應的儲存電源VCAP。第一比較器100配置以比較電源儲存裝置的儲存電源VCAP的電壓與第一參考電壓源VREF1的電壓，以輸出第一電壓比較訊號VCAPSHORT。
第一比較器100的輸出端連接邏輯控制電路400。舉例來說，當電源儲存裝置的儲存電源VCAP的電壓大於第一參考電壓源VREF1時，第一比較器100輸出低準位的第一電壓比較訊號VCAPSHORT至邏輯控制電路400。
升降壓控制電路300包含升壓控制電路310以及降壓控制電路320。升降壓控制電路300配置以輸出升壓控制訊號BOV以及降壓控制訊號 BUC。
邏輯控制電路400連接第一比較器100的輸出端以及升降壓控制電路300。邏輯控制電路400可依據第一比較器100的第一電壓比較訊號VCAPSHORT，以決定是否輸出具有升壓模式指示訊息的升降壓控制訊號至開關電路500。更具體地，邏輯控制電路400可依據低準位的第一電壓比較訊號VCAPSHORT，以輸出升壓控制訊號BOV至開關電路500。相反地，邏輯控制電路400可依據高準位的第一電壓比較訊號VCAPSHORT控制開關電路500不進行切換。
開關電路500連接在電源供應裝置以及電源儲存裝置之間，即連接在電源供應裝置提供供應電源VIN的端點以及電源儲存裝置提供儲存電源VCAP的端點之間。另外，開關電路500連接邏輯控制電路400。當邏輯控制電路400從升降壓控制電路300接收升壓控制訊號BOV以及降壓控制訊號BUC時，邏輯控制電路400依據低準位的第一電壓比較訊號VCAPSHORT，輸出升壓控制訊號BOV至開關電路500，以控制開關電路500的工作週期，使得開關電路500運作在升壓模式。相反地，邏輯控制電路400依據高準位的第一電壓比較訊號VCAPSHORT控制開關電路500不進行切換。
在升壓模式下，電源供應裝置提供的供應電源VIN可充電輸入電容CIN以及通過儲能電感L儲存電能。供應電源VIN經儲能電感L以及開關電路500升壓至電源儲存裝置的儲能電容CAP，以充電電源儲存裝置。
更詳細地，開關電路500包含上橋開關UG以及下橋開關LG。舉例來說，上橋開關UG以及下橋開關LG皆為N通道增強型MOSFET，在此僅舉例說明，本發明不以此為限。上橋開關UG的控制端例如閘極端以及下橋開關LG的控制端例如閘極端連接邏輯控制電路400的輸出端，以由邏輯控制電路400控制上橋開關UG以及下橋開關LG的運作。
上橋開關UG的第一端例如汲極端連接電源儲存裝置的儲能電容CAP的上端。上橋開關UG的第二端例如源極端連接下橋開關LG的第一端例如汲極端。下橋開關LG的第二端例如源極端接地。上橋開關UG的第二端以及下橋開關LG的第一端之間的節點LX通過儲能電感L連接電源供應裝置以及輸入電容CIN的上端。輸入電容CIN的下端接地。
電流感測電路600連接開關電路500的下橋開關LG的第一端例如汲極端和第二端例如源極端。電流感測電路600配置以感測流過開關電路500的電流。更具體地，電流感測電路600感測從下橋開關LG的第一端流至下橋開關LG的第二端的電流。電流感測電路600可接著輸出感測到的電流。
電流斜率比較電路700連接電流感測電路600以及模式切換電路800。電流斜率比較電路700可儲存參考電流，此參考電流可例如為電流感測電路600先前感測到的電流。電流斜率比較電路700配置以比較目前感測到的電流的斜率與參考電流的斜率，並據以判斷感測到的正電流斜率是否正在減少，以輸出對應的電流斜率變化訊號ISL。
當電流斜率比較電路700比較出目前的電流的斜率未正在減少，模式切換電路800可依據從電流斜率比較電路700接收的電流斜率變化訊號ISL，以指示邏輯控制電路400控制開關電路500維持運作在升壓模式下。
相反地，當電流斜率比較電路700比較出目前的電流的斜率正在減少時，電流斜率比較電路700輸出具有正電流斜率下降的訊息的電流斜率變化訊號ISL至模式切換電路800。
進一步地，第二比較器200具有第三比較輸入端以及第四比較輸入端。第二比較器200的第三比較輸入端例如非反相輸入端連接電源儲存裝置的儲能電容CAP的上端。第二比較器200的第四比較輸入端例如反相輸入端連接第二參考電壓源VREF2以及從第二參考電壓源VREF2接收第二參考電壓。
第二比較器200輸出端連接模式切換電路800。第二比較器200配置以比較電源儲存裝置的儲存電源VCAP的電壓(即儲能電容CAP的電壓)與第二參考電壓源VREF2的第二參考電壓的電壓，以輸出第二電壓比較訊號VCAPOK至模式切換電路800。
舉例來說，當電源儲存裝置的儲存電源VCAP小於第二參考電壓源的電壓時，第二比較器200輸出低準位的第二電壓比較訊號VCAPOK至模式切換電路800，模式切換電路800依據第二電壓比較訊號VCAPOK指示邏輯控制電路400控制開關電路500維持運作在升壓模式下。
相反地，當電流斜率比較電路700比較出目前的電流的斜率正在減少而輸出對應的電流斜率變化訊號ISL，並且第二比較器200比較出儲存電源VCAP大於第二參考電壓源的電壓而輸出高準位的第二電壓比較訊號VCAPOK時，模式切換電路800指示邏輯控制電路400控制開關電路500切換運作在降壓模式。
當開關電路500運作在降壓模式下時，開關電路500可允許電源儲存裝置供應的儲存電源VCAP經開關電路500、輸入電容CIN以及儲能電感L降壓至供應電源VIN進行供電。如此，在電源供應裝置突然斷電時，可使用備用的儲存電源VCAP降壓至供應電源VIN，繼續供電給其他電路元件完成斷電當下正在執行的程序例如記憶體裝置完成數據的存取作業，藉以避免因中途斷電導致程序出現錯誤，需電源供應裝置等到復電後重新執行數據的存取作業。
請參閱圖2，其為本發明第二實施例的異常斷電控制方法的步驟流程圖。如圖2所示，本實施例的異常斷電控制方法包含以下步驟S201~S213，其可使用上述異常斷電控制系統的第一比較器、升降壓控制電路、邏輯控制電路、開關電路、電流感測電路、電流斜率比較電路、第二比較器以及模式 切換電路，以在升壓模式下由電源供應裝置提供供應電源至電源儲存裝置進行儲存，在降壓模式下由電源儲存裝置供應儲存電源至電源供應裝置進行供電。
在步驟S201，利用第一比較器比較電源儲存裝置的儲存電源與第一參考電壓源的電壓以輸出第一電壓比較訊號。
在步驟S203，利用升降壓控制電路輸出升降壓控制訊號。
在步驟S205，利用邏輯控制電路依據第一電壓比較訊號，以決定是否輸出具有升壓模式指示訊息的升降壓控制訊號至開關電路，以控制開關電路運作在升壓模式或不進行切換。
在步驟S207，利用電流感測電路感測流過開關電路的電流。
在步驟S209，利用電流斜率比較電路比較電流感測電路所感測到的電流的斜率與參考電流的斜率以輸出電流斜率變化訊號。
在步驟S211，利用第二比較器比較儲存電源與第二參考電壓源的電壓以輸出第二電壓比較訊號。
在步驟S213，利用模式切換電路依據在步驟S209產生的電流斜率變化訊號以及在步驟S211產生的第二電壓比較訊號，以決定是否控制邏輯控制電路切換開關電路的運作模式，例如從升壓模式切換至降壓模式或從降壓模式切換至升壓模式。
請參閱圖3，其為本發明第三實施例的異常斷電控制方法的步驟流程圖。如圖3所示，本實施例的異常斷電控制方法包含以下步驟S301~S313，其可使用上述異常斷電控制系統的第一比較器、升壓控制電路、開關電路以及邏輯控制電路，以在儲能電容的電壓大於第一參考電壓源的電壓下進入升壓模式，使用電源供應裝置提供供應電源對電源儲存裝置進行儲存；在儲能電容的電壓小於第一參考電壓源的電壓下控制開關電路不進行切換。
在步驟S301，利用第一比較器取得電源儲存裝置的儲能電容的電壓與第一參考電壓源的電壓。
在步驟S303，利用第一比較器比較電源儲存裝置的儲能電容的電壓是否大於第一參考電壓源的電壓。若利用第一比較器比較電源儲存裝置的儲能電容的電壓大於第一參考電壓源的電壓，依序執行下列步驟S305~S309。
在步驟S305，利用第一比較器輸出低準位的第一電壓比較訊號。
在步驟S307，利用邏輯控制電路依據從第一比較器接收的低準位的第一電壓比較訊號，輸出升壓控制電路的升壓控制訊號至開關電路，以控制開關電路運作在升壓模式。
在步驟S309，在升壓模式下，利用電源儲存裝置儲存電源供應裝置提供的供應電源。
相反地，若在步驟S303利用第一比較器比較電源儲存裝置的儲能電容的電壓不大於第一參考電壓源的電壓，依序執行下列步驟S311~S313。
在步驟S311，利用第一比較器輸出高準位的第一電壓比較訊號。
在步驟S313，利用降壓控制電路依據從第一比較器接收的高準位的第一電壓比較訊號控制開關電路不進行切換。
進一步地，在還未進入升壓模式下，可持續執行步驟S301~S313，直到進入升壓模式。
請參閱圖4，其為本發明第四實施例的異常斷電控制方法的步驟流程圖。如圖4所示，本實施例的異常斷電控制方法包含以下步驟S401~S417，其可使用上述異常斷電控制系統，以在升壓模式下使用電源儲存裝置儲存電源供應裝置提供的供應電源，在降壓模式下由電源儲存裝置供應儲存電源至電源供應裝置進行供電。
在步驟S401，啟動異常斷電控制系統。
在步驟S403，利用異常斷電控制系統的第一比較器取得儲能電容的電壓與第一參考電壓源的電壓。
在步驟S405，利用異常斷電控制系統的第一比較器比較儲能電容的電壓是否大於第一參考電壓源的電壓。若第一比較器比較儲能電容的電壓不大於第一參考電壓源的電壓，再次執行步驟S403。相反地，若第一比較器比較儲能電容的電壓大於第一參考電壓源的電壓，接著執行步驟S407。
在步驟S407，異常斷電控制系統進入升壓模式。
在步驟S409，利用異常斷電控制系統控制電源供應裝置提供供應電源至電源儲存裝置儲存。
在步驟S411，利用電流斜率比較電路判斷正電流斜率是否正在減少，例如利用電流斜率比較電路判斷電流的斜率相比於參考電流的斜率是否下降。若電流斜率比較電路判斷正電流斜率並未正在減少，則持續執行步驟S407~S409，異常斷電控制系統維持運作在升壓模式下。相反地，若電流斜率比較電路判斷正電流斜率正在減少，則執行步驟S413。
在步驟S413，利用第二比較器比較儲能電容的電壓是否大於第二參考電壓源的電壓。若第二比較器比較儲能電容的電壓不大於第二參考電壓源的電壓，則持續執行步驟S407~S411。相反地，若第二比較器比較儲能電容的電壓大於第二參考電壓源的電壓，接著執行步驟S415。
在步驟S415，異常斷電控制系統切換至降壓模式。
在步驟S417，利用異常斷電控制系統控制電源儲存裝置供應儲存電源至電源供應裝置進行供電。
請參閱圖5，其為本發明第五實施例的異常斷電控制方法的步驟流程圖。如圖5所示，本實施例的異常斷電控制方法包含以下步驟S501~S513， 其可使用上述異常斷電控制系統，以在升壓模式下使用電源儲存裝置儲存電源供應裝置提供的供應電源，在降壓模式下由電源儲存裝置供應儲存電源至電源供應裝置進行供電。
在步驟S501，異常斷電控制系統運作在升壓模式下。
在步驟S503，利用異常斷電控制系統控制電源供應裝置提供供應電源至電源儲存裝置儲存。
在步驟S505，利用電流斜率比較電路判斷電流感測電路感測到的流過開關電路的電流的斜率是否正在減少。若電流斜率比較電路判斷正電流斜率並未正在減少，持續執行步驟S501~S505，異常斷電控制系統維持運作在升壓模式下。相反地，若電流斜率比較電路判斷正電流斜率正在減少，則接著執行步驟S507。
在步驟S507，利用第二比較器比較電源儲存裝置的儲能電容的電壓是否大於第二參考電壓源的電壓。若第二比較器比較電源儲存裝置的儲能電容的電壓不大於第二參考電壓源的電壓，持續執行步驟S501~S505。相反地，若第二比較器比較電源儲存裝置的儲能電容的電壓大於第二參考電壓源的電壓，則接著執行步驟S509。
在步驟S509，異常斷電控制系統切換為運作在降壓模式下。
在步驟S511，利用異常斷電控制系統控制電源儲存裝置供應儲存電源至電源供應裝置進行供電。
在步驟S513，利用電流斜率比較電路判斷電流感測電路感測到的流過開關電路的負電流斜率是否正在增加。若電流斜率比較電路判斷電流的斜率未正在增加，持續執行步驟S509~S511。相反地，若電流斜率比較電路判斷負電流斜率正在增加，則回去執行步驟S507。
[實施例的有益效果]
綜上所述，本發明提供一種異常斷電控制系統和方法，本發明提供一種異常斷電控制系統和方法，其可在正常供電的情況下進入升壓模式，控制電源儲存裝置儲存電源供應裝置提供的供應電源，而在電源供應裝置發生異常斷電時切換至降壓模式，轉為控制備用的電源儲存裝置提供儲存電源至電源供應裝置進行供電，特別是提供供應電源至發生異常斷電時正在執行程序例如存取數據的電路元件，使電路元件可使用儲存電源執行程序的未完成的作業，避免因異常斷電導致程序出現錯誤，造成需等待一段時間復電並在復電後需重新執行程序。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
100‧‧‧第一比較器
200‧‧‧第二比較器
300‧‧‧升降壓控制電路
310‧‧‧升壓控制電路
320‧‧‧降壓控制電路
400‧‧‧邏輯控制電路
500‧‧‧開關電路
UG‧‧‧上橋開關
LG‧‧‧下橋開關
LX‧‧‧節點
600‧‧‧電流感測電路
700‧‧‧電流斜率比較電路
800‧‧‧模式切換電路
L‧‧‧電感
IL‧‧‧電感電流
CIN、CAP‧‧‧電容
VIN‧‧‧供應電源
BOV‧‧‧升壓控制訊號
BUC‧‧‧降壓控制訊號
VCAPSHORT‧‧‧第一電壓比較訊號
VCAPOK‧‧‧第二電壓比較訊號
ISL‧‧‧電流斜率變化訊號
VCAP‧‧‧儲存電源
SWC‧‧‧開關控制訊號
VREF1‧‧‧第一參考電壓源
VREF2‧‧‧第二參考電壓源

Claims (7)

  1. 一種異常斷電控制系統，適用於一電源供應裝置以及一電源儲存裝置，在一升壓模式下由該電源儲存裝置儲存該電源供應裝置提供的一供應電源，在一降壓模式下由該電源儲存裝置供應一儲存電源至該電源供應裝置進行供電，該異常斷電控制系統包含：一第一比較器，具有一第一比較輸入端以及一第二比較輸入端，分別連接一第一參考電壓源以及該電源儲存裝置，該第一比較器配置以比較該儲存電源與該第一參考電壓源的電壓以輸出一第一電壓比較訊號；一升降壓控制電路，配置以輸出一升降壓控制訊號；一邏輯控制電路，連接該升降壓控制電路以及該第一比較器的輸出端，配置以依據該第一電壓比較訊號決定是否輸出具有一升壓模式指示訊息的該升降壓控制訊號；一開關電路，連接在該電源供應裝置以及該電源儲存裝置之間，並連接該邏輯控制電路，配置以基於該升降壓控制訊號，運作在該升壓模式下時允許該供應電源經該開關電路升壓至該儲存電源進行儲存，或該開關電路不進行切換；一電流感測電路，連接該開關電路，配置以感測流過該開關電路的一電流；一電流斜率比較電路，連接該電流感測電路，配置以比較該電流的斜率與一參考電流的斜率以輸出一電流斜率變化訊號；一第二比較器，具有一第三比較輸入端以及一第四比較輸入端，分別連接該電源儲存裝置以及一第二參考電壓源，該第二比較器配置以比較該儲存電源與該第二參考電壓源的電壓以輸出一第二電壓比較訊號；以及一模式切換電路，連接該電流斜率比較電路以及該第二比較器， 配置以依據該電流斜率變化訊號以及該第二電壓比較訊號，以指示該邏輯控制電路控制該開關電路持續運作在該升壓模式或切換為該降壓模式下，運作在該升壓模式下時允許該供應電源經該開關電路升壓至該儲存電源進行儲存，或運作在該降壓模式下時允許該儲存電源經該開關電路降壓至該供應電源進行供電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的異常斷電控制系統，其中該開關電路包含一上橋開關以及一下橋開關，該上橋開關的控制端以及該下橋開關的控制端連接該邏輯控制電路，該上橋開關的第一端連接該電源儲存裝置，該上橋開關的第二端連接該下橋開關的第一端，該下橋開關的第二端接地，該上橋開關的第二端以及該下橋開關的第一端之間的一節點通過一電感連接該電源供應裝置；該電流感測電路連接該下橋開關的第一端和第二端，配置以感測流過該下橋開關的第一端和第二端的該電流。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的異常斷電控制系統，其中當該第一比較器比較該儲存電源的電壓大於該第一參考電壓源的電壓時，該開關電路運作在該升壓模式下；當該第一比較器比較該儲存電源的電壓不大於該第一參考電壓源的電壓時，該開關電路不進行切換；當該電流斜率比較電路比較在該升壓模式下的該電流的正斜率相對於該參考電流沒有減少時，該邏輯控制電路依據該電流斜率變化訊號控制該開關電路維持運作在該升壓模式下；當該電流斜率比較電路比較該電流的正斜率相對於該參考電流減少時，該第二比較器接著比較該儲存電源與該第二參考電壓源的電壓；當該第二比較器比較該儲存電源小於該第二參考電壓源時，該 開關電路以及該電源供應裝置維持運作在該升壓模式下；當該第二比較器比較該儲存電源大於該第二參考電壓源時，該開關電路以及該電源儲存裝置運作在該降壓模式下。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的異常斷電控制系統，其中當該電流斜率比較電路比較在該降壓模式下的該電流的負斜率相對於該參考電流沒有增加時，該邏輯控制電路控制該開關電路維持運作在該降壓模式下；當該電流斜率比較電路在該降壓模式下比較該電流的負斜率相對於該參考電流增加時，該第二比較器接著比較該儲存電源與該第二參考電壓源的電壓；當該第二比較器比較該儲存電源大於該第二參考電壓源時，該開關電路以及該電源儲存裝置維持運作在該降壓模式下；當該第二比較器比較該儲存電源小於該第二參考電壓源時，該開關電路以及該電源供應裝置運作在該升壓模式下。
  5. 一種異常斷電控制方法，適用於一電源供應裝置以及一電源儲存裝置，在一升壓模式下由該電源儲存裝置儲存該電源供應裝置提供的一供應電源，在一降壓模式下由該電源儲存裝置供應一儲存電源至該電源供應裝置進行供電，該異常斷電控制方法包含以下步驟：利用一第一比較器，比較該電源儲存裝置的該儲存電源與一第一參考電壓源的電壓以輸出一第一電壓比較訊號；利用一升降壓控制電路，輸出一升降壓控制訊號；利用一邏輯控制電路，依據該第一電壓比較訊號決定是否輸出具有一升壓模式指示訊息的該升降壓控制訊號至一開關電路，以控制該開關電路運作在該升壓模式或不進行切換；利用一電流感測電路，感測流過該開關電路的一電流；利用一電流斜率比較電路，比較該電流的斜率與一參考電流的 斜率以輸出一電流斜率變化訊號；利用一第二比較器，比較該儲存電源與一第二參考電壓源的電壓以輸出一第二電壓比較訊號；以及利用一模式切換電路，依據該電流斜率變化訊號以及該第二電壓比較訊號，以指示該邏輯控制電路控制該開關電路持續運作在該升壓模式或切換為該降壓模式下；其中該開關電路運作在該升壓模式下時允許該供應電源經該開關電路升壓至該儲存電源進行儲存，或運作在該降壓模式下時允許該儲存電源經該開關電路降壓至該供應電源進行供電。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的異常斷電控制方法，更包含以下步驟：利用該第一比較器比較該儲存電源的電壓是否大於該第一參考電壓源的電壓，若否，持續執行該儲存電源與該第一參考電壓源的比對，若是，該開關電路運作在該升壓模式下；利用該電流斜率比較電路比較在該升壓模式下的該電流的正斜率相對於該參考電流是否減少，若否，該邏輯控制電路依據該電流斜率變化訊號控制該開關電路維持運作在該升壓模式下，若是，執行下一步驟；利用該第二比較器比較該儲存電源是否大於該第二參考電壓源的電壓，若否，該開關電路以及該電源供應裝置維持運作在該升壓模式下，若是，該開關電路以及該電源儲存裝置切換至運作在該降壓模式下。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的異常斷電控制方法，更包含以下步驟：利用該邏輯控制電路輸出該開關控制訊號以控制該開關電路運作在該降壓模式下；利用該電流斜率比較電路比較在該降壓模式下的該電流的負斜 率相對於該參考電流是否增加，若否，該邏輯控制電路控制該開關電路維持運作在該降壓模式下，若是，執行下一步驟；利用該第二比較器比較該儲存電源是否大於該第二參考電壓源的電壓，若是，該開關電路以及該電源儲存裝置維持運作在該降壓模式下，若否，該開關電路以及該電源供應裝置切換至運作在該升壓模式下。
TW108116726A 2019-05-15 2019-05-15 異常斷電控制系統及方法 TWI683506B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108116726A TWI683506B (zh) 2019-05-15 2019-05-15 異常斷電控制系統及方法
CN201910456895.2A CN111953190B (zh) 2019-05-15 2019-05-29 异常断电控制系统及方法
US16/543,435 US10637347B1 (en) 2019-05-15 2019-08-16 Abnormal power failure control system and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108116726A TWI683506B (zh) 2019-05-15 2019-05-15 異常斷電控制系統及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI683506B true TWI683506B (zh) 2020-01-21
TW202044718A TW202044718A (zh) 2020-12-01

Family

ID=69942572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108116726A TWI683506B (zh) 2019-05-15 2019-05-15 異常斷電控制系統及方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10637347B1 (zh)
CN (1) CN111953190B (zh)
TW (1) TWI683506B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI722788B (zh) * 2020-02-03 2021-03-21 茂達電子股份有限公司 具電源管理機制的斷電預防系統及方法
CN113746328A (zh) * 2021-09-08 2021-12-03 广州金升阳科技有限公司 一种掉电保持电路及控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201325304A (zh) * 2011-12-08 2013-06-16 昂寶電子（上海）有限公司 用於調整發光二極體電流的系統和方法
TW201503564A (zh) * 2013-07-05 2015-01-16 Nat Univ Chung Cheng 可提高負載範圍之單電感多段輸出轉換裝置
CN106230254A (zh) * 2010-08-24 2016-12-14 英特赛尔美国股份有限公司 对dc‑dc变换器进行电流限流的系统和方法
US20180049300A1 (en) * 2006-03-28 2018-02-15 Wireless Environment, Llc Wireless lighting system with camera operation
US20180084627A1 (en) * 2006-03-28 2018-03-22 Wireless Environment, Llc. Cloud-connected off-grid lighting and video system
TWI646755B (zh) * 2018-04-03 2019-01-01 茂達電子股份有限公司 具有快速暫態響應的充電裝置及其控制方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2028752B1 (en) * 2007-08-20 2011-03-09 austriamicrosystems AG DC/DC converter arrangement and method for DC/DC conversion
CN102118109A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 意法半导体研发(深圳)有限公司 电流模式的降压-升压式dc-dc控制器
US8878389B2 (en) * 2011-01-11 2014-11-04 Schneider Electric It Corporation Method and apparatus for providing uninterruptible power
CN202840584U (zh) * 2012-08-30 2013-03-27 立锜科技股份有限公司 电源供应电路
US9041363B2 (en) * 2012-09-21 2015-05-26 Analog Devices Global Windowless H-bridge buck-boost switching converter
CN104716837B (zh) * 2013-12-17 2018-06-15 通用电气公司 升降压变换器和升降压控制方法
CN104009529B (zh) * 2014-06-13 2016-08-24 南京矽力杰半导体技术有限公司 控制电路、电池供电装置和控制方法
CN204810144U (zh) * 2015-05-15 2015-11-25 光宝电子(广州)有限公司 输入掉电输出维持电路
JP6690466B2 (ja) * 2016-08-23 2020-04-28 トヨタ自動車株式会社 電源システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180049300A1 (en) * 2006-03-28 2018-02-15 Wireless Environment, Llc Wireless lighting system with camera operation
US20180084627A1 (en) * 2006-03-28 2018-03-22 Wireless Environment, Llc. Cloud-connected off-grid lighting and video system
CN106230254A (zh) * 2010-08-24 2016-12-14 英特赛尔美国股份有限公司 对dc‑dc变换器进行电流限流的系统和方法
TW201325304A (zh) * 2011-12-08 2013-06-16 昂寶電子（上海）有限公司 用於調整發光二極體電流的系統和方法
TW201503564A (zh) * 2013-07-05 2015-01-16 Nat Univ Chung Cheng 可提高負載範圍之單電感多段輸出轉換裝置
TWI646755B (zh) * 2018-04-03 2019-01-01 茂達電子股份有限公司 具有快速暫態響應的充電裝置及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111953190B (zh) 2022-04-12
CN111953190A (zh) 2020-11-17
TW202044718A (zh) 2020-12-01
US10637347B1 (en) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8065562B2 (en) Systems, methods and devices for backup power control in data storage devices
US9250676B2 (en) Power failure architecture and verification
US10181355B2 (en) Flash storage device with power monitoring
CN102033826B (zh) 内存掉电数据保护的装置和方法
JP5179657B2 (ja) 無停電電源装置
US8638010B2 (en) Systems, devices, and methods for providing backup power to a load
USRE44009E1 (en) Assessing energy requirements for a refreshed device
US20150153799A1 (en) Startup Performance and Power Isolation
TWI683506B (zh) 異常斷電控制系統及方法
US9129665B2 (en) Dynamic brownout adjustment in a storage device
CN103345189A (zh) 一种控制器和一种掉电保护方法
WO2019040396A1 (en) SYSTEMS AND METHODS FOR MANAGING POWER CONSUMPTION BY A MICROCONTROLLER IN INACTIVE MODE
WO2021051636A1 (zh) 一种断电保护电路与方法、数据保护方法及电子产品
WO2022127086A1 (zh) 磁性存储介质的数据处理方法、系统及装置
US10534420B2 (en) Electronic devices, electronic systems, and control methods therefor
WO2015139432A1 (zh) 一种磁盘掉电保护电路及方法
US20190027880A1 (en) Power adapter for cutting off standby power and control method therefor
US20130318299A1 (en) Changing power state with an elastic cache
US20150135008A1 (en) Simulated Power Failure and Data Hardening
US20070168717A1 (en) Method of Data Protection for Computers
WO2022016858A1 (zh) 一种支持掉电数据保护的电压泵电路和方法
CN107634577B (zh) 断电检测控制电路及燃气表
JPS5855591B2 (ja) バブルメモリ・ユニット用電源装置
TW201619740A (zh) 供電系統
TWI750536B (zh) 斷電預防系統