間隙式負載的低功耗供電方法
2023-10-06 03:18:14 3
專利名稱：間隙式負載的低功耗供電方法
技術領域：
本發明涉及一種間隙式負載的低功耗供電方法。具體涉及一種採用對蓄電單元的低功耗充電以實現為間隙式負載進行供電的方法。
背景技術：
考慮節能與安全的需求，低功耗供電的設備和系統也越越多。特別是一些工業場合對設備的工作電流都有一定限制。在低功耗的自動化系統中，由於電流的限制會使設備的一些功能實現帶來困難。同時，實際系統中的一些設備功能確實都有間隙式工作的特點。如現場設備的無線通訊功能和顯示以及顯示器背光功能通常僅在參數設置和操作巡視時才是必要的。顯然，一些現場設備的無線通訊功能和顯示以及顯示器背光功能是設備電源的一個間隙式負載。目前，在低功耗系統供電的設備中都難以提供超過功耗限制的一些功能。如在目前Γ20πιΑ低功耗儀表產品中，由於功耗問題通常無線通訊功能和IXD顯示器背光功能都會難以實現。
發明內容
本發明的目的是針對已有技術存在的缺陷提供一種間隙式負載的低功耗供電方法，利用間隙式負載的特點，設計一種以較低功耗供電方式累積能量，以支持間隙式負載在工作間段內達到較大功耗的工作狀態。具體是在間隙式負載非工作狀態時，供電電源只要用較小電流為蓄電單元充電；在間隙式負載工作時，僅由蓄電單元通過電源轉換器為負載提供較大的工作電流。這種供電方法特別適合於低功耗儀表的無線通訊和LCD背光電源。為達到上述目的，本發明的構思是在負載非工作狀態，由一個切換開關使蓄電單元僅連接供電電源並處於小電流充電狀態；在負載工作狀態，切換開關使蓄電單元斷開供電電源，同時電源轉換器連接蓄電單元並將蓄電單元中的電量轉換為能使負載工作需要的電流。根據上述發明的構思，本發明採用以下技術方案
一種間隙式負載的低功耗供電方法，其特徵在於採用的供電系統包括一個可輸出電流
Il的供電電源，一個切換開關，一個蓄電單元，一個電源轉換器和一個需要工作電流12的負載；所述的供電電源經切換開關和電源轉換器後連接負載，切換開關與蓄電單元相連接； 操作方式是所述的切換開關在控制信號S操作下使供電電源、蓄電單元、電源轉換器和負載具有兩種連接方式與工作狀態
(a).所述的切換開關使使蓄電單元與電源轉換器的連接迴路斷開，使蓄電單元僅與供電電源連接成迴路，供電電源用小於電流12值的輸出電流Il對蓄電單元充電，使蓄電單元存蓄電量P ；
(b).所述的切換開關使蓄電單元與供電電源的連接迴路斷開，使蓄電單元僅與電源
3轉換器連接成迴路，電源轉換器將蓄電單元的電量P轉換為輸出電流12輸送給負載； 上述間隙式負載的低功耗供電方法，所述的蓄電單元是一個可充電的電池或電容器。 通常，當蓄電單元是充電電池或電容時，供電電源是採用恆流方式對充電電池或電容充電。上述間隙式負載的低功耗供電方法，所述的電源轉換器是由一個DC/DC電荷泵， 在蓄電單元與電源轉換器成迴路連接時，DC/DC電荷泵將蓄電單元上的存蓄電量P轉換到一個使負載有穩定工作電流12的電壓值V。本發明與現有技術相比，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點通過控制蓄電單元的充放電的連接迴路，可以在低功耗供電系統中使需要較大電流的負載在間隙方式下工作。
圖I是本發明的優選實施例結構框圖。圖2是圖I中切換開關2使蓄電單元3與電源轉換器4的連接迴路斷開，並使蓄電單元3僅與供電電源I成迴路連接時方式與工作狀態。圖3是圖I中切換開關2使蓄電單元3與供電電源I的連接迴路斷開，並使蓄電單元3僅與電源轉換器4成迴路連接時的方式與工作狀態。
具體實施例方式本發明的優選實施例結合
如下
實施例一參見圖I、圖2和圖3，
本間隙式負載的低功耗供電方法，採用的供電系統包括一個可輸出電流Il的供電電源1，一個切換開關2，一個蓄電單元3，一個電源轉換器4和一個需要工作電流12的負載 5 ;所述的供電電源I經切換開關2和電源轉換器4後連接負載5，切換開關2與蓄電單元 3相連接；操作方式是所述的切換開關2在控制信號S操作下使供電電源I、蓄電單元3、電源轉換器4和負載5具有兩種連接方式與工作狀態
(a).所述的切換開關2使蓄電單元3與電源轉換器4的連接迴路斷開，使蓄電單元3 僅與供電電源I連接成迴路，供電電源I用小於電流12值的輸出電流Il對蓄電單元3充電，使蓄電單元3存蓄電量P;
(b).所述的切換開關2使蓄電單元3與供電電源I的連接迴路斷開，使蓄電單元3僅與電源轉換器4連接成迴路，電源轉換器4將蓄電單元3的電量P轉換為輸出電流12輸送給負載5 ；
實施例二
本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下
所述的蓄電單元3是一個可充電的電池或電容器。通常，當蓄電單元3是充電電池或電容時，供電電源I是採用恆流方式對充電電池或電容充電。因此供電電源I在實施時可以是一個輸出電流Il的恆流電源。所述的電源轉換器4是由一個DC/DC電荷泵，在蓄電單元3與電源轉換器4連接成迴路時，DC/DC電荷泵將蓄電單元3上的存蓄電量P轉換到一個使負載5有穩定工作電流12的電壓值V。
採用了 DC/DC電荷泵器件作為電源轉換器4時，對應的DC/DC電荷泵器件可以將蓄電單元3上的存蓄電量P轉換到較高的穩定電壓值V。這樣，如果負載的內阻是R，只要 RX I2=V就可以為負載2提供穩定的工作電流12。在實施中，一般的DC/DC電荷泵器件本身有一個ENABLE端可以關斷DC/DC電荷泵的輸入電流，如TI公司的REG710晶片。DC/DC電荷泵器件上的ENABLE端又可作為切換開關2的一部分。通過加在ENABLE端上的控制信號S可以關斷和接通與蓄電單元3的迴路。在具體的低功耗設備中，本專利中的控制信號S是由設備的控制器所輸出的。通常設備還可以監測蓄電單元3存儲電量P是否達到足夠的值，再來決定切換開關2的連接方式與狀態。
權利要求
1.一種間隙式負載的低功耗供電方法，其特徵在於採用的供電系統包括一個可輸出電流Il的供電電源(I)，一個切換開關(2)，一個蓄電單元(3)，一個電源轉換器(4)和一個需要工作電流12的負載(5);所述的供電電源⑴經切換開關(2)和電源轉換器⑷後連接負載(5)，切換開關(2)與蓄電單元(3)相連接；操作方式是所述的切換開關(2)在控制信號S操作下使供電電源(I)、蓄電單元(3)、電源轉換器(4)和負載(5)具有兩種連接方式與工作狀態(a).所述的切換開關(2)使蓄電單元(3)與電源轉換器(4)的連接迴路斷開，使蓄電單元⑶僅與供電電源(I)連接成迴路，供電電源(I)用小於電流12值的輸出電流Il對蓄電單元⑶充電，使蓄電單元⑶存蓄電量P;(b).所述的切換開關(2)使蓄電單元(3)與供電電源(I)的連接迴路斷開，使蓄電單元⑶僅與電源轉換器⑷連接成迴路，電源轉換器⑷將蓄電單元⑶的電量P轉換為輸出電流12輸送給負載(5)。
2.根據權利要求I所述的間隙式負載的低功耗供電方法，其特徵在於所述的蓄電單元(3)是一個可充電的電池或電容器。
3.根據權利要求I所述的間隙式負載的低功耗供電方法，其特徵在於所述的電源轉換器(4)是由一個DC/DC電荷泵，在蓄電單元(3)與電源轉換器(4)連接成迴路時，DC/DC電荷泵將蓄電單兀(3)上的存蓄電量P轉換到一個使負載(5)有穩定工作電流12的電壓值 V。
全文摘要
本發明涉及一種間隙式負載的低功耗供電方法，是利用間隙式負載的特點，設計一種以較低功耗供電方式累積能量，以支持間隙式負載在工作間段內達到較大功耗的工作狀態。具體是在間隙式負載非工作狀態時，供電電源只要用較小電流為蓄電單元充電；在間隙式負載工作時，僅由蓄電單元通過電源轉換器為負載提供較大的工作電流。這種供電方法典型的應用是實現低功耗儀表的一些間隙式負載供電。特別適合於在低功耗儀表中為無線通訊和LCD背光等供電。
文檔編號H02J7/00GK102611158SQ201210066229
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者馮旭, 李斌, 李 誠, 沈天飛, 陳潔 申請人:上海大學