一种延长掉电保持时间的开关电源电路及方法技术

技术编号:13290410 阅读:84 留言:0更新日期:2016-07-09 09:04
本申请公开了一种延长掉电保持时间的开关电源电路及方法,用于电源掉电时,提高母线电压的变化值,延长了开关电源电路的掉电保持时间的同时不需要提高母线的工作电压。本发明专利技术实施例开关电源电路包括:嵌位保护单元、谐振单元、母线、电源及开关Q5;谐振单元包括电感Lr和电容Cr,嵌位保护单元包括嵌位二极管D1及嵌位二极管D2,母线包括母线电容Cbus;开关Q5的一端连接于电感Lr和电容Cr之间,另一端连接于嵌位二极管D1的正极和嵌位二极管D2的负极之间;当电源未掉电时,控制开关Q5导通,使得电容Cr的极间电压Vc小于或等于母线电容Cbus的极间电压Vbus;当电源掉电时,控制开关Q5断开,使得Vc大于Vbus,以延长开关电源电路的掉电保持时间。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电路领域,尤其涉及一种延长掉电保持时间的开关电源电路及方法
技术介绍
一般情况下,设备在检测到开关电源掉电后,需要对必要的数据进行保存和传输等,开关电源在掉电保持时间内还可以为设备提供能量,以保证设备可靠关闭,延长开关电源的掉电保持时间是非常必要的。现有的开关电源电路如图1所示,嵌位保护单元10与谐振单元11通过节点N1和节点N2嵌位连接,嵌位保护单元10起到电压嵌位的作用,用于保护电路中的元器件,电源DC未断电时,谐振单元11通过变压电感Lm将电能转化至整流单元12,并且电感Lr和电容Cr进行充放电,当电源DC断电时,母线的母线电容中存储的电能对谐振单元11中的电感Lr和电容Cr进行充电,电感Lr和电容Cr充电电能达到一定条件时,电感Lr和电容Cr存储的能量通过正极金属氧化半导体(PMOS,positivechannelMetalOxideSemiconductor)管Q1反馈至母线。计算掉电保持时间的公式如下所示:Thold=0.5*C*△U2/Pout其中,Thold为掉电保持时间,C为母线电容容量,△U为母线电压的变化值,Pout为输出功率。现有技术中,通常用增加母线电容容量C或者提高母线工作电压使得母线电压的变化值△U增大的方法来延长掉电保持时间。但是,母线电容体积原本就较大,如果进一步增加母线电容的容量,母线电容体积需要进一步增大,无法适应开关电源小型化的要求,母线电容体积增大,耗材更多,也导致成本进一步上升;提高母线工作电压会导致正常工作时,电路偏离最佳工作点,电路工作状态不合理,效率低下,而且提高母线工作电压也受到器件耐压规格的限制,调整范围受到限制。
技术实现思路
本申请提供了一种延长掉电保持时间的开关电源电路及方法,用于电源掉电时,电容Cr的极间电压Vc大于母线电容Cbus的极间电压Vbus,使得电容Cr向母线电容Cbus放电时,母线电容Cbus的极间电压Vbus达到Vc,从而大于原来的极间电压Vbus,而现有技术中电容Cr的极间电压Vc小于或等于母线电容Cbus的极间电压Vbus,因此在充放电的循环中,本申请提高了母线电压的变化值,延长了开关电源电路的掉电保持时间的同时不需要提高母线的工作电压。本专利技术第一方面提供一种延长掉电保持时间的开关电源电路,包括:嵌位保护单元、谐振单元、母线、电源及开关Q5;所述谐振单元包括电感Lr和电容Cr,所述嵌位保护单元包括嵌位二极管D1及嵌位二极管D2,所述母线包括母线电容Cbus;所述开关Q5的一端连接于所述电感Lr和所述电容Cr之间,另一端连接于所述嵌位二极管D1的正极和所述嵌位二极管D2的负极之间,所述母线电容Cbus与所述电源连接;当电源未掉电时,控制所述开关Q5导通,使得所述电容Cr的极间电压Vc小于或等于所述母线电容Cbus的极间电压Vbus;当所述电源掉电时,控制所述开关Q5断开,使得所述电容Cr的极间电压Vc大于所述母线电容Cbus的极间电压Vbus,以延长所述开关电源电路的掉电保持时间。电感Lr的一端与嵌位二极管D1的负极连接,并且接入母线,电容Cr的负极与嵌位二极管D2的正极连接,并且接入电源的负极,母线处于电源和嵌位保护单元及谐振单元之间,母线具有母线电容Cbus,当电源未掉电时,母线电容Cbus充电,使得母线电容Cbus的极间电压为Vbus,Vbus即为母线电压,控制开关Q5导通,由于开关Q5的导通,谐振单元及嵌位保护单元之间嵌位连接,电感Lr和电容Cr通过母线电压Vbus进行充电,由于嵌位保护单元的存在,使得电容Cr充电时的极间电压Cr小于或等于母线电压Vbus;当电源掉电时,控制开关Q5断开,由于开关Q5断开了,嵌位保护单元与谐振单元之间的嵌位连接断开,于此同时,掉电之前母线电容Cbus存储了电能,母线电容Cbus的极间电压Vbus为母线电压,母线电容Cbus对谐振单元放电,电容Cr在充电时的极间电压Cr不会被限制,因此,电容Cr的极间电压Vc大于母线电压Vbus,与现有技术相比,在电源掉电时,电容Cr的极间电压超过预置电压的部分不会被嵌位,使得谐振单元向母线放电时,电容Cr放电,母线电容Cbus充电,由于之前Vc是大于Vbus的,所以母线电容Cbus的极间电压Vbus能充到Vc,将大于原来的极间电压Vbus,而现有技术中,电源掉电时,电容Cr的极间电压Vc小于或等于母线电容Cbus,那么电容Cr放电,母线电容Cbus充电时,母线电容Cbus的极间电压Vbus能充到Vc,将不会超过原来的极间电压Vbus,可以看出在电源掉电之后的充放电的循环中,本专利技术与现有技术相比,提高了母线电压的变化值,延长了开关电源电路的掉电保持时间的同时不需要提高电源正常工作时母线的工作电压。结合本专利技术第一方面,本专利技术第一方面第一实施方式中,所述开关电源电路还包括:开关控制单元;所述开关控制单元与所述电源和所述开关Q5连接;当所述开关控制单元检测到所述电源未掉电时,所述开关控制单元控制所述开关Q5导通;当所述开关控制单元检测到所述电源掉电时,所述开关控制单元控制所述开关Q5断开。开关控制单元与电源连接,检测电源是否掉电,具体的方式可以是检测电源电压或者电源输入/输出电流等,当开关控制单元检测到电源未掉电时,控制开关Q5导通,当开关控制单元检测到电源掉电时,控制开关Q5断开,对开关控制单元控制开关Q5的细化,使得方案更加具体。结合本专利技术第一方面第一实施方式,本专利技术第一方面第二实施方式中,所述谐振单元还包括:MOS管Q1、MOS管Q2及变压结构,所述变压结构包含变压电感Lm;所述MOS管Q2的漏极、所述MOS管Q1的源极及所述电感Lr的一端连接,所述电感Lr的另一端与所述变压电感Lm串联,所述变压电感Lm与所述电容Cr串联;所述MOS管Q1的漏极与所述电源的正极连接,所述开关Q5的一端连接于所述变压电感Lm和所述电容Cr之间,所述MOS管Q2的源极与所述电源的负极连接。母线电压Vbus加在MOS管Q1的漏极时,使得MOS管Q1的极间电容放电,MOS管Q1的漏极和源极电压差为零时,MOS管Q1导通,此时MOS管Q2是断开的,电感Lr及电容Cr参与谐振,进行充电,变压电感Lm不参与谐振,不存储电能,MOS管Q2导通时,MOS管Q1断开,电容Cr充电到母线电压Vbus,电感L中的电流为0,然后,电容Cr开始放电,电感本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种延长掉电保持时间的开关电源电路,其特征在于,包括:嵌位保护单元、谐振单元、母线、电源及开关Q5;所述谐振单元包括电感Lr和电容Cr,所述嵌位保护单元包括嵌位二极管D1及嵌位二极管D2,所述母线包括母线电容Cbus;所述开关Q5的一端连接于所述电感Lr和所述电容Cr之间,另一端连接于所述嵌位二极管D1的正极和所述嵌位二极管D2的负极之间,所述母线电容Cbus与所述电源连接;当电源未掉电时,控制所述开关Q5导通,使得所述电容Cr的极间电压Vc小于或等于所述母线电容Cbus的极间电压Vbus;当所述电源掉电时,控制所述开关Q5断开,使得所述电容Cr的极间电压Vc大于所述母线电容Cbus的极间电压Vbus,以延长所述开关电源电路的掉电保持时间。

【技术特征摘要】
1.一种延长掉电保持时间的开关电源电路,其特征在于,包括:
嵌位保护单元、谐振单元、母线、电源及开关Q5;
所述谐振单元包括电感Lr和电容Cr,所述嵌位保护单元包括嵌位二极管
D1及嵌位二极管D2,所述母线包括母线电容Cbus;
所述开关Q5的一端连接于所述电感Lr和所述电容Cr之间,另一端连接
于所述嵌位二极管D1的正极和所述嵌位二极管D2的负极之间,所述母线电
容Cbus与所述电源连接;
当电源未掉电时,控制所述开关Q5导通,使得所述电容Cr的极间电压
Vc小于或等于所述母线电容Cbus的极间电压Vbus;
当所述电源掉电时,控制所述开关Q5断开,使得所述电容Cr的极间电
压Vc大于所述母线电容Cbus的极间电压Vbus,以延长所述开关电源电路的
掉电保持时间。
2.根据权利要求1所述的开关电源电路,其特征在于,所述开关电源电
路还包括:开关控制单元;
所述开关控制单元与所述电源和所述开关Q5连接;
当所述开关控制单元检测到所述电源未掉电时,所述开关控制单元控制
所述开关Q5导通;
当所述开关控制单元检测到所述电源掉电时,所述开关控制单元控制所
述开关Q5断开。
3.根据权利要求2所述的开关电源电路,其特征在于,所述谐振单元还
包括:
金属氧化半导体MOS管Q1、MOS管Q2及变压结构,所述变压结构包
含变压电感Lm;
所述MOS管Q2的漏极、所述MOS管Q1的源极及所述电感Lr的一端
连接,所述电感Lr的另一端与所述变压电感Lm串联,所述变压电感Lm与
所述电容Cr串联;
所述MOS管Q1的漏极与所述电源的正极连接,所述开关Q5的一端连
接于所述变压电感Lm和所述电容Cr之间,所述MOS管Q2的源极与所述电
源的负极连接。
4.根据权利要求3所述的开关电源电路,其特征在于,所述开关电源电
路还包括:整流单元;
所述变压结构还包括:变压器正边电感L1和变压器副边电感L2;
所述变压正边电感L1和所述变压电感Lm并联,所述变压器副边电感L2
具有调节器;
所述整流单元包括:MOS管Q3、MOS管Q4、电容C1及输出电阻Rload;
所述MOS管Q3的漏极及所述MOS管Q4的漏极分别与所述变压器副边
电感L2的两端连接,所述电容C1及所述输出电阻Rload的一端与所述MOS
管Q3的源...

【专利技术属性】
技术研发人员:向军宋石磊陈威
申请(专利权)人:华为技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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