TWI722788B - 具電源管理機制的斷電預防系統及方法 - Google Patents

具電源管理機制的斷電預防系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI722788B
TWI722788B TW109103225A TW109103225A TWI722788B TW I722788 B TWI722788 B TW I722788B TW 109103225 A TW109103225 A TW 109103225A TW 109103225 A TW109103225 A TW 109103225A TW I722788 B TWI722788 B TW I722788B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
circuit
voltage
power
precharge
input
Prior art date
Application number
TW109103225A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202131594A (zh
Inventor
許鈞凱
蘇持恒
陳志源
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 TW109103225A priority Critical patent/TWI722788B/zh
Priority to CN202010082944.3A priority patent/CN113206538A/zh
Priority to US16/853,878 priority patent/US11226666B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI722788B publication Critical patent/TWI722788B/zh
Publication of TW202131594A publication Critical patent/TW202131594A/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
    • 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
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/30—Means for acting in the event of power-supply failure or interruption, e.g. power-supply fluctuations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32—Means for saving power
    • G06F1/3203—Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • 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
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • 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
    • H02M1/36—Means for starting or stopping 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
    • 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
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • 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
    • H02M3/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Abstract

本發明公開一種具電源管理機制的斷電預防系統及方法。開關電路連接電感的第一端。儲能電路連接開關電路。預充電電路連接輸入電源以及電感的第二端。預充電控制電路連接預充電電路，配置以取得預充電電路與電感的第二端之間的節點的電壓、開關電路的電壓或儲能電路的電壓作為預充電壓。輸入電源先對預充電電路進行預充電。當預充電控制電路判斷預充電壓大於或等於參考電壓時，控制預充電電路允許輸入電源對儲能電路進行充電。

Description

具電源管理機制的斷電預防系統及方法
本發明涉及斷電預防系統，特別是涉及一種具電源管理機制的斷電預防系統及方法。
隨著電力應用科技的發展，需要靠電力才能運作的電子設備不斷被開發出來，使得人們對於電力的需求與日俱增，以致於突然的斷電常常給人們的生活帶來衝擊與不便，對於工廠產線等其它應用中的設備， 一旦中斷供電，往往會對業者或使用者造成重大的經濟損失。因此，斷電預防系統被廣泛地使用，但突波電流(inrush current)為電源供應架構中普遍存在的問題，其通常發生在電源初導通的瞬間，此時會產生過大的瞬間電流，因而造成噪聲產生，甚至是造成斷電預防系統的電源元件或負載損毀。
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具電源管理機制的斷電預防系統，包含開關電路、儲能電路、預充電電路以及預充電控制電路。開關電路連接電感的第一端。儲能電路連接開關電路。預充電電路連接一輸入電源以及電感的第二端。在預充電模式下，輸入電源對預充電電路進行預充電。在儲能模式下，輸入電源停止預充電所述預充電電路，並通過電感與開關電路對儲能電路進行充電。預充電控制電路連接預充電電路。預充電控制電路配置以取得預充電電路與電感的第二端之間的節點的電壓、開關電路的電壓或儲能電路的電壓作為一預充電壓。預充電控制電路配置以取得低於輸入電源提供的輸入電壓的一參考電壓，並比較預充電壓與，以控制預充電電路。預充電控制電路判斷預充電壓小於參考電壓時，控制預充電控制電路在預充電模式下。預充電控制電路判斷預充電壓大於或等於參考電壓時，控制預充電電路從預充電模式切換至儲能模式。
在一實施態樣中，預充電控制電路包含比較器。
在一實施態樣中，輸入電壓與一門檻電壓相減後取得參考電壓。
在一實施態樣中，開關電路包含一上橋開關以及一下橋開關，上橋開關與下橋開關之間的節點連接電感的第一端，上橋開關與下橋開關之間的節點的電壓作為預充電壓。
在一實施態樣中，儲能電路包含相互並聯的多個電容。
在一實施態樣中，儲能電路包含相互串聯的多個電容。
在一實施態樣中，儲能電路包含多個電容模組，多個電容模組相互並聯，各電容模組包含相互串聯的多個電容。
在一實施態樣中，輸入電源供應輸入電壓至一電源轉換器，電源轉換器步階調變輸入電壓，以提供一輸出電壓。
在一實施態樣中，輸入電源無法供應輸入電壓至一電源轉換器時，儲能電路對輸入電源進行放電以調節輸入電壓，電源轉換器步階調變調節後的輸入電壓，以提供一輸出電壓。
另外，本發明提供一種具電源管理機制的斷電預防方法，適用於斷電預防系統。斷電預防系統包含開關電路、儲能電路、預充電電路以及預充電控制電路。開關電路連接電感的第一端以及儲能電路。預充電電路連接輸入電源、電感的第二端以及預充電控制電路。具電源管理機制的斷電預防方法包含以下步驟：(a)利用輸入電源，預先對預充電電路進行充電；(b)利用預充電控制電路，取得預充電電路與電感的第二端之間的節點的電壓、開關電路的電壓或儲能電路的電壓作為一預充電壓；(c)利用預充電控制電路，判斷預充電壓是否大於或等於參考電壓，其中參考電壓低於輸入電源提供的一輸入電壓，若否，回到步驟(a)，若是，執行下一步驟(d)；以及(d)輸入電源停止預充電所述預充電電路，而是通過電感與開關電路對儲能電路進行充電。
在一實施態樣中，所述具電源管理機制的斷電預防方法更包含以下步驟：利用預充電控制電路，將輸入電壓與一門檻電壓相減後取得參考電壓。
在一實施態樣中，所述具電源管理機制的斷電預防方法更包含以下步驟：利用預充電控制電路，取得開關電路的上橋開關與下橋開關之間的節點的電壓作為預充電壓。上橋開關與下橋開關之間的節點連接電感的第一端。
在一實施態樣中，所述具電源管理機制的斷電預防方法更包含以下步驟：判斷輸入電源是否供應輸入電壓至一電源轉換器，若是，利用電源轉換器步階調變輸入電壓以提供輸出電壓，若否，利用儲能電路對輸入電源進行放電以調節輸入電壓，並利用電源轉換器步階調變調節後的輸入電壓以提供輸出電壓。
如上所述，本發明的有益效果在於，本發明提供具電源管理機制的斷電預防系統及方法，其在輸入電源能正常供應電力時，對作為備用電源供應裝置的儲能電路進行充電，以在發生異常斷電時，轉為由儲能電路提供電壓至輸入電壓源，以供應給需要電力的電路元件。值得注意的是，本發明的充電作業分為兩階段，預先對預充電電路進行充電，而後再對儲能電路進一步充電，使得輸入電源的電壓大於儲能電路的電壓的情況下，有效防止過衝電流瞬間通過儲能電路，造成儲能電路內部的電路元件例如電容損壞。
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。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式，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含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具電源管理機制的斷電預防系統的電路佈局圖。
如圖1所示，本實施例的具電源管理機制的意外斷電系統包含預充電電路PCH、預充電控制電路PCCL、儲能電路STE、開關電路SW以及控制電路COT。儲能電路STE連接開關電路SW。開關電路SW連接電感L的第一端。預充電電路PCH連接在電感L的第二端與用以提供輸入電壓VIN的一輸入電源之間。預充電控制電路PCCL連接預充電電路PCH。
首先，本實施例的斷電預防系統進入一預充電模式。在預充電模式下，由輸入電源例如輸入電壓源提供輸入電壓VIN，以對預充電電路PCH進行預充電。實務上，若有需要，輸入電壓源可替換為電源供應器、電流源其他電力裝置。
在預充電的作業中，預充電控制電路PCCL可取得預充電電路PCH與電感L的第二端之間的節點的電壓VINB、開關電路SW的電壓或儲能電路STE的電壓VCAP作為一預充電壓。
預充電控制電路PCCL取得或設定一參考電壓，此參考電壓低於輸入電壓VIN。預充電控制電路PCCL比較預充電壓與參考電壓，以控制預充電電路PCH的運作。
當預充電控制電路PCCL判斷預充電壓仍小於參考電壓時，預充電控制電路PCCL控制預充電控制電路PCCL維持在預充電模式下，保持輸入電源持續提供輸入電壓VIN，以對預充電電路PCH進行預充電。
然而，當預充電控制電路PCCL判斷預充電壓大於或等於參考電壓時，預充電控制電路PCCL控制預充電電路PCH從預充電模式切換至儲能模式。在儲能模式下，輸入電源停止對預充電電路PCH進行預充電，接著輸入電源對儲能電路STE進行充電。
在輸入電源對儲能電路STE進行充電的過程中，控制電路COT控制開關電路SW的運作，以允許電感L的電流通過開關電路SW流至儲能電路STE，以對儲能電路STE進行充電。
在預充電模式結束後，預充電電路PCH與電感L的第二端之間的節點的電壓VINB已不會再變化，頂多更接近輸入電壓VIN。儲能電路STE的電壓VCAP很接近輸入電壓VIN時，才進入儲能模式，因此，在儲能模式下，輸入電源供應輸入電壓VIN至儲能電路STE時，不會有大電流瞬間流至儲能電路STE，而造成儲能電路STE具有高突波電壓的情況發生。
承如上述，本實施例的斷電預防系統的預充電電路PCH與預充電控制電路PCCL，可有效防止儲能電路STE和其他電路元件因瞬間承受過高的突波電流(或稱為過衝電流)而損壞，從而延長電路元件的使用壽命。
[第二實施例]
請參閱圖2，其為本發明第二實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的電路佈局圖。如圖2所示，本實施例的具電源管理機制的意外斷電系統包含預充電電路PCH、預充電控制電路PCCL、儲能電路STE、開關電路SW以及控制電路COT。
開關電路SW包含上橋開關UG以及下橋開關LG。上橋開關UG的第一端連接儲能電路STE。上橋開關UG的第二端連接下橋開關LG的第一端。下橋開關LG的第二端接地。上橋開關UG與下橋開關LG之間的節點連接電感L的第一端。此節點的電壓LX可作為預充電壓。替換地，預充電電路PCH與電感L的第二端之間的節點的電壓VINB，或儲能電路STE的電壓VCAP，可作為預充電壓。
控制電路COT可包含充電控制電路CCT、放電控制電路DCT以及邏輯控制電路GCT。充電控制電路CCT以及放電控制電路DCT連接邏輯控制電路GCT。邏輯控制電路GCT連接上橋開關UG的控制端以及下橋開關LG的控制端。預充電電路PCH連接用以提供輸入電壓VIN的輸入電源以及預充電控制電路PCCL。
在一般正常供電的作業下，由輸入電源供應輸入電壓VIN，以對儲能電路STE充電至具有電壓VCAP，作為輸入電壓VIN的備用電力。在輸入電源發生斷電而無法提供輸入電壓VIN時，則轉為由儲能電路STE供應電壓VCAP。然而，在輸入電源直接對儲能電路STE充電的過程中，過大的電流瞬間流過電感L以及開關電路SW後，到達儲能電路STE，將造成電路元件損壞。為了避免此情況發生，在本實施例中，將上述正常供電作業分為預充電模式以及儲能模式兩模式。
在預充電模式下，輸入電源供應輸入電壓VIN，以預先對預充電電路PCH進行充電。當輸入電壓VIN對預充電電路PCH充電，使得作為預充電壓的電壓VINB、LX或VCAP增加至大於或等於參考電壓時，預充電控制電路PCCL控制預充電電路PCH從預充電模式切換至儲能模式。
在儲能模式下，輸入電源停止預充電所述預充電電路PCH，而是對儲能電路STE進行充電。在輸入電源對儲能電路STE進行充電的過程中，充電控制電路CCT控制上橋開關UG與下橋開關LG運作，以允許電感L的電流通過上橋開關UG流至儲能電路STE，使儲能電路STE充電至具有電壓VCAP，作為輸入電壓VIN的備用電力。
當輸入電源發生異常斷電而無法提供輸入電壓VIN時，則儲能電路STE進行放電，儲能電路STE的放電電流可流至輸入電壓源，並由輸入電壓源供應電力給其他電路元件，例如電源轉換器CVT1~CVTn。
本文所述實施例中的具電源管理機制的斷電預防系統可適用於各種電源轉換器CVT1~CVTn，例如降壓轉換器、升壓轉換器以及降升壓轉換器，其中n可為任意適當整數值，代表電源轉換器CVT1~CVTn的數量。電源轉換器CVT1~CVTn可將輸入電源提供的輸入電壓VIN或儲能電路STE提供的電壓VCAP分別轉換成輸出電壓VOUT1~VOUTN，其中VOUTN中的N等於電源轉換器CVT1~CVTn的數量n。
[第三實施例]
請參閱圖3，其為本發明第三實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的預充電控制電路的內部電路圖。本發明的具電源管理機制的斷電預防系統包含開關電路、儲能電路、預充電電路以及預充電控制電路。
如圖3所示，本發明的預充電控制電路，如圖1或圖2的預充電控制電路PCCL，可包含如圖2所示的比較器COM。
比較器COM的第一比較輸入端連接預充電電路PCH，以取得預充電電路PCH與電感L的第二端之間的節點的電壓VINB、開關電路SW的電壓LX或儲能電路STE的電壓VCAP作為預充電壓。
比較器COM的第二比較輸入端連接一門檻電壓源，將輸入電源供應的輸入電壓VIN與此門檻電壓源供應的一門檻電壓VTH相減後取得一參考電壓。此參考電壓小於輸入電壓VIN。應理解，本發明第一和第二實施例中所提的參考電壓可為本實施例所提的參考電壓。
舉例而言，比較器COM的第一比較輸入端為反相輸入端，而第二比較輸入端為非反相輸入端。在此條件下，當輸入電壓VIN與門檻電壓VTH相減後取得的參考電壓大於預充電壓時，比較器COM輸出高準位的比較訊號至如圖2所示的預充電電路PCH。直到當輸入電壓VIN與門檻電壓VTH相減後取得的參考電壓不大於預充電壓時，比較器COM輸出低準位的比較訊號至預充電電路PCH，以停止輸入電壓VIN對預充電電路PCH充電，而是允許輸入電壓VIN對如圖2所示的儲能電STE路進行充電。
本發明所屬技術領域具有通常知識者，應理解，實務上，第一比較輸入端可替換為非反相輸入端，而第二比較輸入端可替換為反相輸入端。在此條件下，比較器COM輸出的比較訊號的高低準位將與上述相反。
而當輸入電源無法正常供應輸入電壓VIN至如圖2所示的儲能電路STE以及電源轉換器CVT1~CVTn(斷電)時，輸入電源不會對預充電電路PCH進行預充電，而是由儲能電路STE對輸入電源放電。
[第四實施例]
請參閱圖4A，其為本發明第四實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的儲能電路的內部電路圖。本發明的具電源管理機制的斷電預防系統包含開關電路、儲能電路、預充電電路以及預充電控制電路。
本發明的儲能電路(如圖1或圖2的儲能電路STE)可包含如圖4A所示的多個電容C1~Cn。電容C1~Cn相互並聯連接，其中n可為任意適當的整數值。
[第五實施例]
請參閱圖4B，其為本發明第五實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的儲能電路的內部電路圖。
本發明的儲能電路(如圖1或圖2的儲能電路STE)可包含如圖4B所示的多個電容C1~Cn。電容C1~Cn相互串聯連接，其中n可為任意適當的整數值。
[第六實施例]
請參閱圖4C，其為本發明第六實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的儲能電路的內部電路圖。
如圖4C所示，儲能電路(如圖1或圖2的儲能電路STE)可包含多個電容模組。多個電容模組相互並聯。如圖4C所示，每個電容模組可包含多個電容，例如第一電容模組包含電容C11~C1n，第二電容模組包含C21~C2n，而第三電容模組包含電容C31~C3n，其中n可為任意適當整數值。每組電容模組所包含的電容數量可依據實際應用需求調整。
應理解，本發明的儲能電路不受限於上述第四至第六實施例所舉例的電容C1~Cn、C11~C1n、C21~C2n和C31~C3n，實務上可替換為其他的儲能元件，並且本發明不受限於儲能元件的型態、數量和配置方式。
[第七實施例]
請參閱圖5，其為本發明第七實施例的具電源管理機制的斷電預防方法的步驟流程圖。如圖5所示，本實施例的具電源管理機制的斷電預防方法包含步驟S101~S115，其可由上述斷電預防系統例如圖2的斷電預防系統以及電源轉換器CVT1~CVTn執行。
在步驟S101，判斷輸入電源是否已提供輸入電壓VIN。若是，執行步驟S103、S107。若否，執行步驟S113。
在步驟S103，利用預充電控制電路PCCL判斷預充電電路PCH與電感L的第二端之間的節點的電壓VINB、開關電路SW的電壓LX或儲能電路STE的電壓VCAP，是否小於參考電壓，此參考電壓可為輸入電壓VIN與門檻電壓VTH相減所取得。若是，執行步驟S105。若否，執行步驟S109。
在步驟S105，利用預充電控制電路PCCL允許輸入電源提供的輸入電壓VIN，對預充電電路PCH進行預充電作業。
在步驟S107，利用電源轉換器CVT1~CVTn步階調變，例如調升、調降、先升後降，從輸入電源取得的輸入電壓VIN後，分別提供輸出電壓VOUT1~VOUTN。
在步驟S109， 結束預充電作業。
在步驟S111，利用一充電模組，步階調升輸入電源提供的輸入電壓VIN，以對儲能電路STE進行充電。
在步驟S113，若輸入電源發生斷電，無法正常供應輸入電壓VIN時，則由儲能電路STE對輸入電源進行放電，以調節輸入電壓VIN，使輸入電源可正常供應輸入電壓VIN至電源轉換器CVT1~CVTn。
在步驟S115，利用電源轉換器CVT1~CVTn步階調變，例如調升、調降、先升後降，輸入電壓VIN後，提供輸出電壓VOUT1~VOUTN。
[實施例的有益效果]
綜上所述，本發明的有益效果在於，本發明提供具電源管理機制的斷電預防系統及方法，其在輸入電源能正常供應電力時，對作為備用電源供應裝置的儲能電路進行充電，以在發生異常斷電時，轉為由儲能電路提供電壓至輸入電壓源，以供應給需要電力的電路元件。值得注意的是，本發明的充電作業分為兩階段，預先對預充電電路進行充電，而後再對儲能電路進一步充電，使得輸入電源的電壓大於儲能電路的電壓的情況下，有效防止過衝電流瞬間通過儲能電路，造成儲能電路內部的電路元件例如電容損壞。
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。
VIN:輸入電壓 PCH:預充電電路 PCCL:預充電控制電路 VINB、VCAP、LX:電壓 L:電感 COT:控制電路 SW:開關電路 STE:儲能電路 CCT:充電控制電路 DCT:放電控制電路 GCT:邏輯控制電路 UG:上橋開關 LG:下橋開關 CVT1~CVTn:電源轉換器 VOUT1~VOUTN:輸出電壓 VTH:門檻電壓 COM:比較器 C1~Cn、C11~C1n、C21~C2n、C31~C3n:電容 S101~S115:步驟
圖1為本發明第一實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的電路佈局圖。
圖2為本發明第二實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的電路佈局圖。
圖3為本發明第三實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的預充電控制電路的內部電路圖。
圖4A為本發明第四實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的儲能電路的內部電路圖。
圖4B為本發明第五實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的儲能電路的內部電路圖。
圖4C為本發明第六實施例的具電源管理機制的斷電預防系統的儲能電路的內部電路圖。
圖5為本發明第七實施例的具電源管理機制的斷電預防方法的步驟流程圖。
VIN:輸入電壓
PCH:預充電電路
PCCL:預充電控制電路
VINB、VCAP、LX:電壓
L:電感
COT:控制電路
SW:開關電路
STE:儲能電路
CCT:充電控制電路
DCT:放電控制電路
GCT:邏輯控制電路
UG:上橋開關
LG:下橋開關
CVT1~CVTn:電源轉換器
VOUT1~VOUTN:輸出電壓

Claims (11)

  1. 一種具電源管理機制的斷電預防系統，包含：一開關電路，連接一電感的第一端；一儲能電路，連接該開關電路；一預充電電路，連接一輸入電源以及該電感的第二端，在一預充電模式下，該輸入電源預充電該預充電電路，而在該儲能模式下，該輸入電源停止預充電該預充電電路，並通過該電感與該開關電路對該儲能電路進行充電；以及一預充電控制電路，連接該預充電電路，配置以取得該預充電電路與該電感的第二端之間的節點的電壓、該開關電路的電壓或該儲能電路的電壓作為一預充電壓，並且配置以取得低於該輸入電源提供的一輸入電壓的一參考電壓，並比較該預充電壓與該參考電壓，以控制該預充電電路；其中該預充電控制電路判斷該預充電壓小於該參考電壓時，控制該預充電控制電路在該預充電模式下；以及其中該預充電控制電路判斷該預充電壓大於或等於該參考電壓時，控制該預充電電路從該預充電模式切換至該儲能模式；其中該輸入電壓與一門檻電壓相減後取得該參考電壓。
  2. 如請求項1所述的具電源管理機制的斷電預防系統，其中該預充電控制電路包含一比較器。
  3. 如請求項1所述的具電源管理機制的斷電預防系統，其中該開關電路包含一上橋開關以及一下橋開關，該上橋開關與該下橋開關之間的節點連接該電感的第一端，該上橋開關與該下橋開關之間的節點的電壓作為該預充電壓。
  4. 如請求項1所述的具電源管理機制的斷電預防系統，其中該儲能電路包含多個電容，該多個電容相互並聯。
  5. 如請求項1所述的具電源管理機制的斷電預防系統，其中該儲能電路包含多個電容，該多個電容相互串聯。
  6. 如請求項1所述的具電源管理機制的斷電預防系統，其中該儲能電路包含多個電容模組，該多個電容模組相互並聯，各該電容模組包含相互串聯的多個電容。
  7. 如請求項1所述的具電源管理機制的斷電預防系統，其中該輸入電源供應該輸入電壓至一電源轉換器，該電源轉換器步階調變該輸入電壓，以提供一輸出電壓。
  8. 如請求項1所述的具電源管理機制的斷電預防系統，其中該輸入電源無法供應該輸入電壓至一電源轉換器時，該儲能電路對該輸入電源進行放電以調節該輸入電壓，該電源轉換器步階調變調節後的該輸入電壓，以提供一輸出電壓。
  9. 一種具電源管理機制的斷電預防方法，適用於一斷電預防系統，該斷電預防系統包含一開關電路、一儲能電路、一預充電電路以及一預充電控制電路，該開關電路連接一電感的第一端以及該儲能電路，該預充電電路連接一輸入電源、該電感的第二端以及該預充電控制電路，該具電源管理機制的斷電預防方法包含以下步驟：(a)利用該輸入電源，預先對該預充電電路進行充電；(b)利用該預充電控制電路，取得該預充電電路與該電感的第二端之間的節點的電壓、該開關電路的電壓或該儲能電路的電壓作為一預充電壓；(c)利用該預充電控制電路，將該輸入電源提供的一輸入電壓與一門檻電壓相減後取得一參考電壓，其中該參考電壓低於該輸入電壓。(d)利用該預充電控制電路，判斷該預充電壓是否大於或等於該參考電壓，若否，回到步驟(a)，若是，執行下一步 驟(e)；以及(e)該輸入電源停止預充電該預充電電路，並通過該電感與該開關電路對該儲能電路進行充電。
  10. 如請求項9所述的具電源管理機制的斷電預防方法，更包含以下步驟：利用該預充電控制電路，取得該開關電路的一上橋開關與一下橋開關之間的節點的電壓作為該預充電壓，其中該上橋開關與該下橋開關之間的節點連接該電感的第一端。
  11. 如請求項9所述的具電源管理機制的斷電預防方法，更包含以下步驟：判斷該輸入電源是否供應該輸入電壓至一電源轉換器，若是，利用該電源轉換器步階調變該輸入電壓以提供輸出電壓，若否，利用該儲能電路對該輸入電源進行放電以調節該輸入電壓，並利用該電源轉換器步階調變調節後的該輸入電壓以提供輸出電壓。
TW109103225A 2020-02-03 2020-02-03 具電源管理機制的斷電預防系統及方法 TWI722788B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109103225A TWI722788B (zh) 2020-02-03 2020-02-03 具電源管理機制的斷電預防系統及方法
CN202010082944.3A CN113206538A (zh) 2020-02-03 2020-02-07 具电源管理机制的断电预防系统及方法
US16/853,878 US11226666B2 (en) 2020-02-03 2020-04-21 Power failure prevention system with power management mechanism and power failure prevention method with power management mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109103225A TWI722788B (zh) 2020-02-03 2020-02-03 具電源管理機制的斷電預防系統及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI722788B true TWI722788B (zh) 2021-03-21
TW202131594A TW202131594A (zh) 2021-08-16

Family

ID=76036143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109103225A TWI722788B (zh) 2020-02-03 2020-02-03 具電源管理機制的斷電預防系統及方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11226666B2 (zh)
CN (1) CN113206538A (zh)
TW (1) TWI722788B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230121230A (ko) * 2022-02-10 2023-08-18 삼성디스플레이 주식회사 전력 관리 회로 및 이를 포함하는 표시 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090033304A1 (en) * 2007-07-06 2009-02-05 Benedict Eric L Low-Loss Control of DC-DC Converters In An Energy Storage System
CN102355046A (zh) * 2011-09-09 2012-02-15 Tcl新技术（惠州）有限公司 电压检测和掉电保护装置及其实现方法
CN202978409U (zh) * 2012-11-07 2013-06-05 麦思博尔能源技术（天津）有限公司 基于超级电容的动力ups系统
TW201334367A (zh) * 2011-12-28 2013-08-16 Monolithic Power Systems Inc 一種供電系統及其供電單元和供電方法
US10218172B2 (en) * 2016-12-02 2019-02-26 Voltronic Power Technology Corp. Integrated uninterruptible power supply

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4720896B2 (ja) * 2008-10-08 2011-07-13 株式会社デンソー 電源回路の異常診断装置、及び電源回路
US8716997B2 (en) * 2010-06-16 2014-05-06 Honeywell International, Inc. High power DC SSPC with capability of soft turn-on large capacitive loads
JP2012034515A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
US8766602B1 (en) * 2010-08-30 2014-07-01 Enerdel, Inc. Self protecting pre-charge circuit
US9726725B2 (en) * 2013-08-02 2017-08-08 Jtekt Corporation Power circuit abnormality detection method
US9925878B2 (en) * 2013-09-26 2018-03-27 Ford Global Technologies, Llc Bus pre-charge control using a buck converter
US9954353B2 (en) * 2015-11-05 2018-04-24 GM Global Technology Operations LLC Self turn-on and turn-off pre-charge circuit to limit bulk capacitor inrush current
JP6330822B2 (ja) * 2016-01-14 2018-05-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
TWI683506B (zh) * 2019-05-15 2020-01-21 茂達電子股份有限公司 異常斷電控制系統及方法
CN110518660B (zh) * 2019-08-15 2021-12-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 电源管理电路、电容管理电路及电容管理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090033304A1 (en) * 2007-07-06 2009-02-05 Benedict Eric L Low-Loss Control of DC-DC Converters In An Energy Storage System
CN102355046A (zh) * 2011-09-09 2012-02-15 Tcl新技术（惠州）有限公司 电压检测和掉电保护装置及其实现方法
TW201334367A (zh) * 2011-12-28 2013-08-16 Monolithic Power Systems Inc 一種供電系統及其供電單元和供電方法
TWI493834B (zh) * 2011-12-28 2015-07-21 Monolithic Power Systems Inc 一種供電系統及其供電單元和供電方法
CN202978409U (zh) * 2012-11-07 2013-06-05 麦思博尔能源技术（天津）有限公司 基于超级电容的动力ups系统
US10218172B2 (en) * 2016-12-02 2019-02-26 Voltronic Power Technology Corp. Integrated uninterruptible power supply

Also Published As

Publication number Publication date
US20210240244A1 (en) 2021-08-05
TW202131594A (zh) 2021-08-16
US11226666B2 (en) 2022-01-18
CN113206538A (zh) 2021-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109039048B (zh) 电力转换器电路中开关电容器的软充电
US6369461B1 (en) High efficiency power conditioner employing low voltage DC bus and buck and boost converters
JP5832440B2 (ja) 電力シャットダウン充電コントローラ
KR100881487B1 (ko) 전지 충전 방법, 전지 충전 회로 및 전지를 갖는 휴대전자 기기
US20140203763A1 (en) Step-up battery charging management system and control method thereof
US20150270744A1 (en) Circuit and method for providing an uninterruptible power supply
CN102244459A (zh) 具有安全装置的smps,操作smps的方法及其控制器
CN103081328A (zh) 用于无桥pfc转换器的保持时间电路和方法
GB2479812A (en) PSU whereby load current is jointly provided by a rechargeable battery and an adapter in a boost power mode.
CN109412212B (zh) 一种两级变化的级联式高压电场感应供电电路
EP4142131A1 (en) Multi-level direct current converter and power supply system
TWI722788B (zh) 具電源管理機制的斷電預防系統及方法
US8040695B2 (en) Method for portioning output current of a DC-DC converter
US20220045622A1 (en) Flying capacitor (fc)-type 3-level power conversion device
US9142974B2 (en) Configurable power supply system
CN110649810B (zh) 一种直流-直流变换电路
CN100372202C (zh) 突波电流抑制电路
CN112448580B (zh) 飞跨电容转换器
CN110718959B (zh) 备用电源系统
CN101753003B (zh) 升压转换器的保护装置及方法
CN112491270B (zh) 一种升压电路及其装置和系统
JP4189985B2 (ja) 瞬時受電電力制御システム
US20160013684A1 (en) Power supply system and direct-current converter thereof
CN219801944U (zh) 备用电源充放电控制电路、系统及车辆
Umaz SIDO: A single‐input double‐output energy harvesting architecture operating in burst mode with 74.87% peak end‐to‐end efficiency