一種移動電源負載突變安全保護電路的製作方法

2023-06-14 18:15:56 2

專利名稱：一種移動電源負載突變安全保護電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動電源技術領域，具體涉及一種移動電源負載突變安全保護電路及實現該保護電路的方法。
背景技術：
隨著電子技術的不斷發展，特別是可攜式移動電子設備的迅猛發展，各式電子產品例如手提計算機、MP3、MP4、行動電話、數位相機等已與人們日常生活融為一體。這些電子產品一般均為內置電池，由於其電池容量有限使其續航能力得到一定的限制，特別是在出差旅遊中往往不能及時進行充電，對人們的工作、生活帶來諸多不便。移動電源的出現暫時解決了這一瓶頸，但是安全措施是移動電源重要保證，由於移動電源的電池(包括鋰電，鎳勁電池等)，在不符合規範的應用下或者某種外界因素的幹擾，會造成爆炸甚至人身傷害時有發生。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供了一種對移動電源負載突變的安全保護裝置。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種移動電源負載突變安全保護電路，其特徵在於，包括
負載突變檢測電路，用於判斷負載是否發生突變；
微控制器，與負載突變檢測電路的輸出端電性連接，用於對負載突變進行補償或控制負載停止工作；
控制器，其輸入端與微控制器的輸出端電性連接，其輸出端與負載電性連接，用於執行微控制器發出的命令；
所述負載突變檢測電路包括內部幹擾檢測電路和用於採集外界幹擾侵入信號的外界幹擾採集單元，內部幹擾檢測電路和外界幹擾採集單元的輸入端均與負載電性連接，輸出端均連接至微控制器，所述外界幹擾採集單元通過微處理器與一反相器電性連接，反相器的輸出端電連接至負載，用於對外界幹擾侵入信號的抵消。優選地，所述內部幹擾檢測電路包括電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器，電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器的輸入端均與負載電連接，它們的輸出端均與微控制器電連接。作為改進，所述一種移動電源負載突變安全保護電路進一步包括一設定值輸入單元，所述設定值輸入單元連接至微控制器，所述設定值輸入單元設有第一設定值、第二設定值、第三設定值，所述第一設定值與電流傳感器得出的電流偏離值進行比較，所述第二設定值與電壓傳感器得出的電壓偏離值進行比較，所述第三設定值與溫度傳感器得出的溫度偏離值進行比較。優選地，所述第一設定值、第二設定值、第三設定值均相等。針對現有技術的不足，本發明的目的之二在於提供了一種對移動電源負載突變安全保護的方法。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
移動電源負載突變安全保護方法，包括以下步驟
A、判斷負載是否發生突變；
B、若發生突變，判斷是外部幹擾侵入信號還是內部幹擾信號；
C、若為內部幹擾信號，微控制器通過PID算法對負載突變進行補償或者控制負載停止工作，若為外部幹擾侵入信號，反相器對該外部幹擾侵入信號進行抵消。優選地，所述步驟A前還包括負載突變檢測電路實時檢測負載的相關參數和外界幹擾侵入信號；所述相關參數包括電流幹擾值yl、電壓幹擾值y2、溫度幹擾值y3。作為改進，根據電流幹擾值yI計算電流偏離值Λ Xl，根據電壓幹擾值y2計算電壓偏離值Λ Χ2、根據溫度幹擾值y3計算溫度偏離值Λ Χ3，所述Λ Xl= (ylX α I) / (tX β )；ΔΧ2= (y2X α2)/ (tX β ) ；Δ X2= (y2X α I)/ (tX β );其中α I 為電流偏離值靈敏度，α 2為電壓偏尚值靈敏度，α 3為溫度偏尚值靈敏度，t為時間，β為時間靈敏度。優選地，所述步驟8的判斷方法是若厶乂1、厶乂2、厶乂3中任一值大於零，則為內部幹擾信號，若外界幹擾採集單元得到的外界幹擾侵入信號的值大於零，則為外部幹擾信號。作為改進，步驟C中，若內部幹擾信號為有效偏差時，則微處理器通過PID算法對負載突變進行補償，反之則控制負載停止工作，其中，有效偏差需同時滿足以下條件Λ Xl小於設定值輸入單元的第一設定值，Δ Χ2小於設定值輸入單元的第二設定值，Δ Χ3小於設定值輸入單元的第三設定值。優選地，所述第一設定值、第二設定值和第三設定值均相等，所述α 1=α 2=α 3。本發明一種移動電源負載突變安全保護電路及方法，與現有技術相比，其有益效果在於本發明對內部幹擾信號和外部幹擾侵入信號進行實時檢測，通過PID算法對內部幹擾信號進行補償以抑制負載突變，並通過反相器的加法運算對外部幹擾侵入信號進行抵消，從而保證了負載及移動電源的安全，延長了移動電源的使用壽命。


附圖I為本發明較佳實施例的一種移動電源負載突變安全保護電路的結構框圖； 附圖2為本發明較佳實施例的移動電源負載突變安全保護方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面，結合附圖以及具體實施方式
，對本發明的一種一種移動電源負載突變安全保護電路及方法做進一步描述，以便於更清楚的理解本發明所要求保護的技術思想。附圖I為本發明較佳實施例的一種移動電源負載突變安全保護電路的結構框圖。如圖I所示，一種移動電源負載突變安全保護電路，其包括用於判斷負載9是否發生突變的負載突變檢測電路，與負載突變檢測電路的輸出端電性連接，用於對負載突變進行補償或控制負載停止工作的微控制器I，控制器2,控制器2的輸入端與微控制器I的輸出端電性連接，控制器2的輸出端與負載電性連 接，用於執行微控制器I發出的命令。負載突變檢測電路包括內部幹擾檢測電路和用於採集外界幹擾侵入信號的外界幹擾採集單元6，內部幹擾檢測電路和外界幹擾採集單元的輸入端均與負載電性連接，輸出端均連接至微控制器I，外界幹擾採集單元通過微處理器I與一反相器7電性連接，反相器7的輸出端電連接至負載，用於對外界幹擾侵入信號的抵消。內部幹擾檢測電路包括電流傳感器3、電壓傳感器4、溫度傳感器5，電流傳感器3、電壓傳感器4和溫度傳感器5的輸入端均與負載電連接，它們的輸出端均與微控制器電連接。本發明一種移動電源負載突變安全保護電路進一步包括一設定值輸入單元8，設定值輸入單元8連接至微控制器，所述設定值輸入單元設有第一設定值、第二設定值、第三設定值，所述第一設定值與電流傳感器得出的電流偏離值進行比較，所述第二設定值與電壓傳感器得出的電壓偏離值進行比較，所述第三設定值與溫度傳感器得出的溫度偏離值進行比較。在本發明較佳的實施例中，第一設定值、第二設定值、第三設定值均相等。該裝置具體的工作原理如圖2的流程圖所示，移動電源負載突變安全保護方法步驟如下
S101、負載突變檢測電路實時檢測負載的相關參數和外界幹擾侵入信號；所述相關參數包括電流幹擾值yl、電壓幹擾值y2、溫度幹擾值y3，根據電流幹擾值yl計算電流偏離值Λ XI，根據電壓幹擾值y2計算電壓偏離值Λ Χ2、根據溫度幹擾值y3計算溫度偏離值Δ X3，所述Λ Xl= (ylX α I) / (tX β ) ；Δ Χ2= (y2X α 2) / (tX β ) ；Δ Χ2= (y2X α I)/ (tX β );其中α I為電流偏離值靈敏度，α 2為電壓偏離值靈敏度，α 3為溫度偏離值靈敏度，t為時間，β為時間靈敏度，α I、α 2、α 3以及β的大小在0_1之間，具體值根據需要實時調節，另外α 、α2、α 3可以使用相同的偏差靈敏度。3102、判斷負載是否發生突變，判斷的方法為厶乂1、厶乂2、厶乂3以及外界幹擾採集單元得到的外界幹擾侵入信號的值中任一值大於零，則為負載發生突變。S103、判斷突變是外部幹擾侵入信號還是內部幹擾信號，判斷方法為若Λ XI、ΔΧ2.ΔΧ3中任意值大於零，則為內部幹擾信號，若外界幹擾採集單元得到的外界幹擾侵入信號的值大於零，則為外部幹擾信號。當然，外部幹擾侵入信號和內部幹擾信號信號是可以同時存在的，對二者的處理方式為分別進行處理，具體見如下步驟。需要說明的是，若是很小的外部幹擾侵入信號和內部幹擾信號，其對負載及移動電源的工作影響可以忽略的情況下，可以不必進行處理，即是可以在設定值輸入單元8設定一閾值，當上述的Λ XI、Λ Χ2、Δ Χ3以及外界幹擾侵入信號的值小於該閾值時，不對該信號進行處理。S104、判斷得出為內部幹擾信號，則對該內部幹擾信號進行處理，處理的過程見步驟 S105-S107 所示。S105、首先判斷該內部幹擾信號是否為有效偏差，所謂的有效偏差，在本發明較佳的實施例中，是指同時滿足以下條件Λ Xl小於設定值輸入單元的第一設定值，Δ Χ2小於設定值輸入單元的第二設定值，Δ Χ3小於設定值輸入單元的第三設定值。其中第一設定值、第二設定值、第三設定值可以是相同的取值。內部幹擾信號是有效偏差時，執行步驟S107，反之，則執行步驟S106。S106、微控制器通過控制器控制負載停止工作。S107、微控制器通過PID算法對負載的突變進行補償，通過微處理器的調節，由PID按偏差的比例(P)，積分(I)，微分(D)進行運算和限制，例如限制電流，減小發熱等，使負載回到正常的工作範圍來，通過一定的參數修復而能夠使負載正常工作。PID算法的離散化公式為
Δ u (t) = qOe(t) + qle(t_l) + q2e(t_2)；
當 |e(t) I < Y 時； qO = Kp(l+T/Ti+Td/T)； ql = -Kp(l+2Td/T)； q2 = Kp*Td/T ；
當 |e(t) I > Y 時； qO = Kp(l+Td/T)； ql = -Kp(l+2Td/T)； q2 = Kp*Td /T ； u (t) = u (t~l) + Au(t)；
其中u(t)為控制器的輸出值，e(t)為控制器輸入與設定值之間的誤差，Kp為比例係數，Ti為積分時間常數，Td為微分時間常數，T為調節周期，Y為積分分離閾值。例如溫度傳感器傳來的參數，溫度呈現出直線上升的趨勢，正常的負載工作情況下，溫度都是比較平穩的，不可能出現這種情況；所以微處理器通過計算，馬上得出負載有某種(溫度)參數出現了突變，可能是由於電流過大或元器件損壞或操作不當所引起的。電路需馬上作出反應，限制輸出電流或電壓，或者斷開負載的工作，並提出警示，從而避免突變續繼下去，起到了保護負載實變的功能。S108、判斷得出為外部幹擾侵入信號，則對該外部幹擾侵入信號進行處理，處理的過程為步驟S109。S109、外界幹擾侵入信號會影響到負載設備的穩定工作和運行，電子的運行速度達到接近於光速，所以電子在運行時間可以忽略不記，在電路中加入了反相器，通過反相器的加法運算後，大部分幹擾信號在加法器上會相抵消，及時地把外部的幹擾信號制止，防止了負載由於幹擾的影響產生突變，增大電流，電壓，聚升溫度的產生。對於本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬於本發明權利要求的保護範 圍之內。
權利要求
1.一種移動電源負載突變安全保護電路，其特徵在於，包括 負載突變檢測電路，用於判斷負載是否發生突變； 微控制器，與負載突變檢測電路的輸出端電性連接，用於對負載突變進行補償或控制負載停止工作； 控制器，其輸入端與微控制器的輸出端電性連接，其輸出端與負載電性連接，用於執行微控制器發出的命令； 所述負載突變檢測電路包括內部幹擾檢測電路和用於採集外界幹擾侵入信號的外界幹擾採集單元，內部幹擾檢測電路和外界幹擾採集單元的輸入端均與負載電性連接，輸出端均連接至微控制器，所述外界幹擾採集單元通過微處理器與一反相器電性連接，反相器的輸出端電連接至負載，用於對外界幹擾侵入信號的抵消。
2.根據權利要求I所述的移動電源負載突變安全保護電路，其特徵在於，所述內部幹擾檢測電路包括電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器，電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器的輸入端均與負載電連接，它們的輸出端均與微控制器電連接。
3.根據權利要求2所述的移動電源負載突變安全保護電路，其特徵在於，所述一種移動電源負載突變安全保護電路進一步包括一設定值輸入單元，所述設定值輸入單元連接至微控制器，所述設定值輸入單元設有第一設定值、第二設定值、第三設定值，所述第一設定值與電流傳感器得出的電流偏離值進行比較，所述第二設定值與電壓傳感器得出的電壓偏離值進行比較，所述第三設定值與溫度傳感器得出的溫度偏離值進行比較。
4.根據權利要求3所述的移動電源負載突變安全保護電路，其特徵在於，所述第一設定值、第二設定值、第三設定值均相等。
5.移動電源負載突變安全保護的方法，其特徵在於，包括以下步驟 A、判斷負載是否發生突變； B、若發生突變，判斷是外部幹擾侵入信號還是內部幹擾信號； C、若為內部幹擾信號，微控制器通過PID算法對負載突變進行補償或者控制負載停止工作，若為外部幹擾侵入信號，反相器對該外部幹擾侵入信號進行抵消。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟A前還包括負載突變檢測電路實時檢測負載的相關參數和外界幹擾侵入信號；所述相關參數包括電流幹擾值yl、電壓幹擾值y2、溫度幹擾值y3。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，根據電流幹擾值yl計算電流偏離值Δ Xl，根據電壓幹擾值12計算電壓偏離值Λ Χ2、根據溫度幹擾值y3計算溫度偏離值Λ Χ3，所述 Λ Xl= (yix α I) / (tX β ) ； Δ X2= (y2X α 2) / (tX β ) ； Δ X2= (y2X α I) /(tX β );其中α I為電流偏離值靈敏度，α 2為電壓偏離值靈敏度，α 3為溫度偏離值靈敏度，t為時間，β為時間靈敏度。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟B的判斷方法是若ΛΧ1、ΛΧ2、Δ Χ3中任一值大於零，則為內部幹擾信號，若外界幹擾採集單元得到的外界幹擾侵入信號的值大於零，則為外部幹擾信號。
9.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，步驟C中，若內部幹擾信號為有效偏差時，則微處理器通過PID算法對負載突變進行補償，反之則控制負載停止工作，其中，有效偏差需同時滿足以下條件ΛΧ1小於設定值輸入單元的第一設定值，ΛΧ2小於設定值輸入單元的第二設定值，A X3小於設定值輸入單元的第三設定值。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述第一設定值、第二設定值和第三設定值均相等，所述a l=a 2= a 3。
全文摘要
本發明涉及一種移動電源負載突變安全保護電路，其包括負載突變檢測電路，微控制器，控制器，所述負載突變檢測電路包括內部幹擾檢測電路和用於採集外界幹擾侵入信號的外界幹擾採集單元，還涉及移動電源負載突變安全保護方法，包括以下步驟A、判斷負載是否發生突變；B、判斷是外部幹擾侵入信號還是內部幹擾信號；C、若為內部幹擾信號，微控制器對負載突變進行補償或者控制負載停止工作，若為外部幹擾侵入信號，反相器對該外部幹擾侵入信號進行抵消。本發明對內部幹擾信號和外部幹擾侵入信號進行實時檢測，對內部幹擾信號進行補償以抑制負載突變，通過反相器對外部幹擾侵入信號進行抵消，保證了負載及移動電源的安全，延長了移動電源的使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK102638076SQ201210104620
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者王建鎮 申請人:廣州市微爾數碼科技有限公司