使用交流直流整流器生成电力故障报警信号的方法技术

这里公开了一种在输入AC电压丢失情况下以根据负载条件调整PFW信号生成的时刻的方式最佳地生成电力故障报警(PFW)信号的方法。PFW电压阈值值在较轻负载条件下可以设定为较低的值，在较重负载条件下可以设定为较高的值。PFW信号生成也可以由当总线电压下降到电压阈值值时设定的计时机制触发。计时机制的倒计时时间根据确定的总线电压下降速度设定。以这种方式，较轻负载条件下延迟发出PFW信号，电源单元能够在发出PFW信号之前在较轻负载条件下延续正常工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及电源领域。更具体地，本专利技术涉及通过AC到DC电源产生电源故障报警信号。
技术介绍
电源单元将主AC电压转换为提供给一个或多个负载，如计算机、服务器或其他电气设备的内部组件的一个或多个稳压DC电压。图1示出了用于提供电力到服务器的在数字控制下的常规电源单元。该电源单元包括用于功率因数校正(PFC)和AC-DC电压转换的初级侧以及用于DC-DC电压变换的次级侧。初级侧接收AC输入电压，如主线AC电压，并输出DC总线电压，例如400V。次级侧将从初级侧输出的DC总线电压转换成耦合负载使用的想要的DC电压电平，如15V、5V、或3.3V。初级侧的PFC级通过第一数字信号控制器(DSC)数字控制。次级侧的DC-DC级通过第二DSC或带有用于管理的微控制器(MCU)的模拟控制芯片数字控制。在初级侧和次级侧之间存在双向或单向发送的通信信号。一个这样的通信信号是从初级侧发送到次级侧的电力故障报警(PFW)信号。PFW信号用于通知电源的次级侧，甚至耦合到次级侧的系统，由于短期电源关断需要采取行动，这通常是输入AC电压丢失(voltage loss)之后的几毫秒。这个报警给予次级侧和/或系统采取适当的措施的机会，如切断负载以避免由于AC电压丢失而导致的任何损坏或故障，甚至操作数据丢失。当从PFC级输出的DC总线电压降低到阈值电平时(通常是由于输入AC电压的丢失产生的)，触发PFW信号。在一>个示例性实施例中，PFC级包括耦合的用来存储能量并平滑总线电压的纹波的大容量电容。大容量电容向次级侧提供储存的能量，以在输入AC电压丢失和设备关断之间的时间间隔期间连续工作。在正常工作中，正常的总线电压是AC电压的函数。然而，当出现电源故障时，AC电压丢失，从PFC级输出的总线电压由于大容量电容放电而下降。由于下降的电压可能会影响次级侧的安全工作，因此在实践中，需要监测DC总线电压电平。如果监测得到的DC总线电压降低到PFW电压阈值，从初级侧发送PFW信号到次级侧。如果DC总线电压电平随后进一步下降到关断电压阈值，那么电源单元关断，从而切断提供给耦合负载的电源。图2示出了用于实现相对于从图1的PFC级输出的总线电压的PFW信号的示例性时序图。如图2所示，正常的总线电压主要是DC电压加上取决于特定电源单元的特性的二次谐波。在时刻t0，输入AC电压丢失，此时DC总线电压不再输入AC电压的函数，而是存储在大容量电容中放电能量的结果。大容量电容放电的速度，以及因此DC总线电压随着AC电压丢失下降的速度，都是耦合到DC-DC级输出端的负载的函数。负载越重，DC总线电压下降的速度越快。如果DC负载在AC电压丢失之前或之后没有变化，那么总线电压下降的速度几乎不会改变。当DC总线电压值下降到PFW电压阈值时，在时刻t1，PFW信号从初级侧发送到次级侧。当DC总线电压值下降到关断电压阈值时，在时刻t2，电源单元断电。时间间隔tA是发出PFW信号和电源关断之间的时间。时间间隔tH是保持时间，是输入AC电压丢失和电源关断之间的时间。保持时间tH是大容量电容提供的设备关断前的时间延迟。传统上，PFW电压阈值和关断电压阈值都是固定值。PFW信号的产生只依赖于PFW电压阈值的设定值，而无论负载条件如何。图3示出了对应于耦合到图1的电源单元的较轻负载、中等负载和较重负载条件的示例性时序图。时序图A对应于较重负载条件。时序图B对应于中等负载条件。时序图C对应于较轻负载条件。如先前描述以及图3所示，DC总线电压降低的速度对于较重负载条件是最快的，对于较轻负载条件是最慢的。较重负载吸收更多的电流，这导致更快地消耗大容量电容中存储的能量。因此，较重负载条件的保持时间tHA比中等负载条件的保持时间tHB短，中等负载条件的保持时间tHB比较轻负载条件的保持时间tHC短。同样地，较重负载条件的发出PFW信号和电力关断之间的间隔时间(间隔tA)是最短的，长于中等负载条件的间隔tB，并且长于较轻负载条件的间隔tC。对PFW电压阈值和关断电压阈值进行设定，以针对最坏情形的负载条件设定发出PFW信号和电源关断之间的时间间隔，确保在电力丢失情形中适当的关断。由于较重负载条件导致DC总线电压降低的速度最快，因此PFW电压阈值，以及因此发出PFW信号和电力关断之间的时间间隔根据关断所需的最短时间设定，这对应于最短时间较重负载条件和间隔tA。对于较轻、中等负载条件，DC总线电压下降的速度并不那么快，但PFW电压阈值根据较重负载条件设定。这会导致中等和较轻负载条件过早地发出PFW信号，这不必要地限制了电源单元的运行时间。例如，中等负载条件下发出PFW信号和电源关断之间的时间间隔(间隔tB)大于必需的时间量(这是间隔tA)。间隔tB和间隔tA之间的这种差异是设备可以运行但并没有运行的时间。类似地，轻负载条件下的时间间隔tC也大于必需的时间间隔tA，并再次导致不必要的设备停机时间。
技术实现思路
实施例涉及一种以根据负载条件调整PFW信号生成的时刻的方式最佳地生成PFW信号的方法。在一些实施例中，PFW电压阈值在较轻负载条件下设定为较低的值，在较重负载条件下设定为较高的值。在其他实施例中，PFW信号生成由当总线电压下降到电压阈值值时设定的定时机制触发。时间机制的倒计时时刻根据确定的总线电压下降速度设定。以这种方式，较轻负载条件下延迟发出PFW信号，电源单元能够在发出PFW信号之前在较轻负载条件下延续正常工作。在一个方面中，公开了一种生成电力故障报警信号的方法。该方法包括：监测电源单元的总线电压；根据耦合到电源单元输出端的负载的变化负载条件调整电力故障报警电压阈值值；以及当总线电压下降到电力故障报警电压阈值值时生成电力故障报警信号。在一些实施例中，调整电力故障报警阈值值包括：确定总线电压下降速度；以及根据总线电压下降速度设定电力故障报警电压阈值值，以允许在生成电力故障报警信号和电源单元断电为电力关断做准备之间的时间段最短。在一些实施例中，调整电力故障报警阈值包括确定负载条件，以及根据所确定的负载条件确定电力故障报警电压阈值值，从而允许在生成电力故障报警信号和电源单元断电为电力关断做准备之间的时间段最短。在另一个方面，公开了另外一种生成电力故障报警信号的方法。该方法包括设定电力关断电压阈值值，以及设定准备电力关断的最短时间段。该方法还包括测量电源单元中的总线电压，以及确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生成电力故障报警信号的方法，所述方法包括：a.监测电源单元的总线电压；b.根据耦合到电源单元输出端的负载的变化负载条件调整电力故障报警电压阈值值；以及c.当总线电压下降到电力故障报警电压阈值值时生成电力故障报警信号。

【技术特征摘要】
2013.03.14 US 13/829,7931.一种生成电力故障报警信号的方法，所述方法包括：
a.监测电源单元的总线电压；
b.根据耦合到电源单元输出端的负载的变化负载条件调整电力故障
报警电压阈值值；以及
c.当总线电压下降到电力故障报警电压阈值值时生成电力故障报警
信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中调整电力故障报警阈值值包括确
定总线电压下降速度，以及根据总线电压下降速度设定电力故障报警电
压阈值值，以允许在生成电力故障报警信号和电源单元断电之间的为电
力关断做准备的时间段最短。
3.如权利要求1所述的方法，其中调整电力故障报警阈值值包括确
定负载条件，以及根据所确定的负载条件确定电力故障报警电压阈值值，
从而允许在生成电力故障报警信号和电源单元断电为之间的电力关断做
准备的时间段最短。
4.一种生成电力故障报警信号的方法，所述方法包括：
a.设定电力关断电压阈值值；
b.设定准备电力关断的最短时间段；
c.测量电源单元中的总线电压；
d.确定总线电压下降速度；
e.根据电力关断电压阈值值、准备电力关断的最短时间段和总线电
压下降速度确定将在何时生成电力故障报警信号；以及
f.生成电力故障报警信号。
5.如权利要求4所述的方法，还包括根据耦合到电源单元输出端的
负载的负载条件调整将在何时生成电力故障报警信号。
6.如权利要求4所述的方法，其中较重负载条件下的总线电压下降
速度比较轻负载条件下的更快。
7.如权利要求4所述的方法，其中确定将在何时生成电力故障报警
信号包括通过计算电压等于总线电压下降速度乘以准备电力关断的最短
时间段并将计算得到的电压与电力关断电压阈值值相加来设定电力故障

\t报警电压阈值值，以及比较总线电压和设定的电力故障报警电压值。
8.如权利要求7所述的方法，其中当总线电压下降到设定的电力故
障报警电压值时，生成电力故障报警信号。
9.如权利要求4所述的方法，其中确定总线电压下降速度包括：
a.设定第一电压阈值值和第二电压阈值值，其中第一电压阈值值大
于第二电压阈值值，第二电压阈值值大于电力关断电压阈值值；
b.比较总线电压和...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·Z·叶，X·徐，
申请(专利权)人：弗莱克斯电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US