一種備電源裝置的製作方法

2023-04-29 04:48:16

本發明涉及存儲系統技術領域，特別是涉及一種備電源裝置。

背景技術：

備電方案始終都是存儲系統的核心問題，只有完善的備電方案才能在外部AC電源掉電時保證用戶的數據不丟失，提升系統可靠性，打造良好的存儲品牌。

當前，大部分存儲廠商或者使用鋰電池備份電池，或者使用超級電容作為備電源，其中由於鋰電池的特性，其放置時間過長會漏電，會導致電池永久性損壞，因此備份電池長時間存放需要定期充電，可維護性差；而對於超級電容雖然不需要定期維護，但是其本身儲能有限，不能進行高功耗、長時間的備電。

因此，為存儲系統提供更優的備電方案，就成為本領域技術人員需要解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種備電源裝置，可支持備份電池的備電方式，也可應用供電電容的備電方式，用戶可根據使用需求靈活選擇備電方式，具有更優的備電性能和可靠性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種備電源裝置，包括主電路、控制器和開關電路；

所述主電路用於形成充電迴路，接收由供電模塊輸入的直流電，在控制信號的控制下向輸出端輸出電壓大小為預設值的直流電，所述主電路的輸出端至少引出用於連接備份電池的第一連接端，以及用於連接供電電容的第二連接端；

所述控制器用於控制各連接端的接通或者斷開；

所述開關電路的一端與所述主電路的輸出端連接，另一端用於連接存儲系統，用於形成備電模組向所述存儲系統供電的放電迴路。

可選地，所述主電路至少包括第一電阻和阻抗可調的第二電阻；

依次串聯的所述第一電阻和所述第二電阻連接在所述輸出端與接地端之間，由所述第一電阻和所述第二電阻之間引出輸入端；

所述控制器與所述第二電阻連接，所述控制器還用於調節所述第二電阻的阻抗大小。

可選地，所述控制器通過IIC總線與所述第二電阻連接。

可選地，所述主電路至少包括第一電阻、第三電阻、第四電阻和開關管；

依次串聯的所述第一電阻、所述第三電阻和所述第四電阻連接在所述輸出端與接地端之間，由所述第一電阻和所述第三電阻之間引出輸入端；

所述開關管的發射極與所述第四電阻與接地端連接的一端連接，集電極與所述第四電阻另一端連接，基極作為控制端，用於輸入控制信號。

可選地，所述控制端用於獲取備份電池或者供電電容的在位信號，所述在位信號作為控制信號。

可選地，所述開關管包括三極體或者場效應管。

可選地，在所述控制器未啟動時，各連接端以及所述開關電路均斷開。

可選地，所述控制器還用於：當所述第一連接端連接有備份電池，所述第二連接端連接有供電電容時，控制所述第一連接端接通，所述第二連接端斷開。

可選地，所述控制器還用於：當監測到所述第一連接端連接有備份電池，所述第二連接端連接有供電電容，所述備份電池出現故障時，控制所述第一連接端斷開，所述第二連接端接通。

可選地，所述控制器用於當監測到所述備份電池出現故障時，控制所述第一連接端斷開，所述第二連接端接通包括：

所述控制器具體用於當監測到所述備份電池出現故障時，先控制所述第一連接端斷開，並調節所述主電路的充電電阻值，再控制所述第二連接端接通。

由上述技術方案可知，本發明所提供的備電源裝置，包括主電路、控制器和開關電路，所述主電路用於形成充電迴路，通過接收由供電模塊輸入的直流電，在控制信號的控制下向輸出端輸出電壓大小為預設值的直流電，為與輸出端連接的備電模組充電；所述控制器用於控制與輸出端連接的各連接端的接通或者斷開，以控制向備電模組充電的接通或者斷開；所述開關電路的一端與所述主電路的輸出端連接，另一端用於連接存儲系統，用於形成備電模組向存儲系統供電的放電迴路，在所述開關電路接通時由備電模組向存儲系統供電。

本發明備電源裝置，由主電路的輸出端至少引出用於連接備份電池的第一連接端和用於連接供電電容的第二連接端，可連接備份電池也可連接供電電容，用戶可選擇採用備份電池的備電方式，或者採用供電電容的備電方式，因此本備電源裝置既支持備份電池，也可採用供電電容，用戶可根據使用需求靈活選擇備電方式，具有更優的備電性能和可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種備電源裝置的示意圖；

圖2為本發明實施例提供的一種主電路的示意圖；

圖3為本發明又一實施例提供的一種主電路的示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。

請參考圖1，本發明實施例提供的一種備電源裝置，包括主電路10、控制器11和開關電路12；

所述主電路10用於形成充電迴路，接收由供電模塊輸入的直流電，在控制信號的控制下向輸出端輸出電壓大小為預設值的直流電，所述主電路10的輸出端至少引出用於連接備份電池的第一連接端，以及用於連接供電電容的第二連接端；

所述控制器11用於控制各連接端的接通或者斷開；

所述開關電路12的一端與所述主電路10的輸出端連接，另一端用於連接存儲系統，用於形成備電模組向所述存儲系統供電的放電迴路。

其中，主電路10用於與存儲系統的供電模塊(如AC電源)連接，接收由供電模塊輸入的直流電，在控制信號的控制下進行電壓變換，向輸出端輸出充電所需的直流電，向連接在連接端的備電模組充電。

通過控制器11控制各連接端的接通或者斷開，以控制對備電模組充電的充電迴路的接通或者斷開。

在使用時，可將本備電源裝置與存儲系統的供電模塊連接，當供電模塊向存儲系統正常供電時，通過控制器11控制對備電模組充電的充電迴路接通，向連接的備電模組充電。

當存儲系統的供電模塊掉電時，主電路10不再工作，通過控制開關電路12接通，備電模組通過開關電路12，由備電模組向存儲系統進行供電。

可以看出，本實施例備電源裝置，包括主電路、控制器和開關電路，所述主電路用於形成充電迴路，通過接收由供電模塊輸入的直流電，在控制信號的控制下向輸出端輸出電壓大小為預設值的直流電，為與輸出端連接的備電模組充電；所述控制器用於控制與輸出端連接的各連接端的接通或者斷開，以控制向備電模組充電的接通或者斷開；所述開關電路的一端與所述主電路的輸出端連接，另一端用於連接存儲系統，用於形成備電模組向存儲系統供電的放電迴路，在所述開關電路接通時由備電模組向存儲系統供電。

本實施例備電源裝置，由主電路的輸出端至少引出用於連接備份電池的第一連接端和用於連接供電電容的第二連接端，用戶可選擇採用備份電池的備電方式，或者採用供電電容的備電方式，因此本備電源裝置既支持備份電池，也可採用供電電容，用戶可根據使用需求靈活選擇備電方式，具有更優的備電性能和可靠性。

下面結合具體實施方式對本實施例備電源裝置做進一步說明。

可參考圖1，本實施例提供的備電源裝置包括主電路10、控制器11和開關電路12。

其中，所述主電路10用於形成充電迴路，接收由供電模塊輸入的直流電，在控制信號的控制下向輸出端輸出電壓大小為預設值的直流電。

所述主電路10的輸出端引出至少兩路連接端，各路連接端可分別連接不同的備電模組，因此本備電源裝置可支持不同的備電方式，用戶可根據使用需求靈活選擇備電方式。

具體的，所述至少兩路連接端至少包括用於連接備份電池的第一連接端，以及用於連接供電電容的第二連接端。通過第一連接端可連接備份電池，採用備份電池的備電方案；通過第二連接端可連接供電電容，採用供電電容的備電方式，因此本備電源裝置既支持備份電池，也可採用供電電容，用戶可根據使用需求靈活選擇，以為存儲系統提供更優的備電方案，提高系統可靠性。

所述主電路10對備電模組的充電電壓可調，對不同備電模組充電時，在控制信號的控制下主電路向輸出端輸出所需電壓大小的直流電，對備電模組充電。

請參考圖2，在一種具體實施方式中，所述主電路10至少包括第一電阻R1和阻抗可調的第二電阻R2；

依次串聯的所述第一電阻R1和所述第二電阻R2連接在所述輸出端與接地端之間，由所述第一電阻R1和所述第二電阻R2之間引出輸入端；所述控制器11與所述第二電阻R2連接，所述控制器11還用於調節所述第二電阻R2的阻抗大小。

由所述輸入端輸入參考電壓，根據當前所要充電的備電模組的充電電壓要求，通過控制器11調節第二電阻R2的阻抗，使主電路輸出端輸出符合要求的電壓，對備電模組充電。

具體的，所述控制器11通過IIC總線與所述第二電阻R2連接。IIC總線包括一條串行數據線SDA和一條串行時鐘線SCL，控制器主機按一定的通信協議向從機尋址和進行信息傳輸。

因此本實施方式中，主電路採用可調電阻調節輸出電壓，通過控制器MCU的IIC總線對可調電阻的阻抗進行控制，實現電壓可調，為備電模組輸出滿足要求的充電電壓，可根據備電模組的不同而靈活選擇電壓大小。

請參考圖3，在另一種具體實施方式中，所述主電路10至少包括第一電阻R1、第三電阻R3、第四電阻R4和開關管DT；

依次串聯的所述第一電阻R1、所述第三電阻R3和所述第四電阻R4連接在所述輸出端與接地端之間，由所述第一電阻R1和所述第三電阻R3之間引出輸入端；

所述開關管DT的發射極與所述第四電阻R4與接地端連接的一端連接，集電極與所述第四電阻R4另一端連接，基極作為控制端，用於輸入控制信號。

由所述輸入端輸入電壓，向主電路10輸入參考電壓，根據當前所要充電的備電模組的充電電壓要求，通過在控制端輸入控制信號，來控制主電路的輸出電壓，使主電路輸出端輸出符合要求的電壓，對備電模組充電。本電路中具體通過在開關管DT基極輸入高低電平，控制開關管的導通或截止狀態，對第四電阻R4的接入進行控制，來實現對輸出電壓的調節。

優選的，本實施方式中，由控制端獲取備份電池或者供電電容的在位信號，所述在位信號作為控制信號。

比如，以備份電池的在位信號作為控制信號，由主電路控制端獲取備份電池的在位信號。具體的，當備份電池(如BBU)插入時，備份電池在位，開關管DT基極輸入高電平，此時開關管DT處於導通狀態，電阻R4被屏蔽，此時輸出端輸出的充電電壓為Vcharge＝Vsense*(1+R1/R3)，Vsense表示由輸入端輸入的參考電壓，此時向備份電池充電；當備份電池不在位時，開關管DT基極輸入為低電平，此時開關管DT處於截止狀態，輸出端輸出的充電電壓為Vcharge＝Vsense*(1+R1/(R3+R4))，此時向供電電容充電。在設計過程中只需要選擇合適的R1、R3、R4阻值即可。

例如，供電模塊輸入+12V直流電，某型號產品需要備份電池(BBU)備電，其充電電壓為+11.4V，而其他型號產品只需要超級電容(+10.2V)備電，則可以採用上述電路設計，將備份電池(BBU)在位信號作為控制信號來實現不同電壓的輸出。

本電路中，所述開關管可採用三極體或者場效應管。

因此本實施方式中，採用三極體或者MOS管旁路分壓電阻的方式，實現了輸出電壓的切換，並通過其中某一路備電模組的在位信號作為控制信號，實現了切換控制。

本實施例備電源裝置，所述控制器11用於控制各連接端的接通或者斷開，控制對各路備電模組充電迴路的通斷。

所述開關電路12的一端與所述主電路10的輸出端連接，另一端用於連接存儲系統，在接通時，備電模組向所述存儲系統供電的放電迴路接通，由備電模組向存儲系統供電。

具體的，開關電路12可採用二極體，二極體的正極與主電路10的輸出端連接，負極一端與存儲系統連接。當供電模塊(AC電源)掉電時，主電路停止工作，備電模組通過二極體放電，為存儲系統供電。

本實施例備電源裝置，在所述控制器11未啟動時，各連接端以及所述開關電路均斷開。在所述裝置上電時，默認不使能主電路，各連接端以及所述開關電路均斷開，在控制器MCU啟動後，先調節選擇合適的電阻值，以產生合適的充電電壓，再使能主電路。這樣防止從上電至控制器MCU啟動的這段時間內，出現備電模組短暫的充電或放電。

本實施例備電源裝置，所述控制器11還用於：當所述第一連接端連接有備份電池，所述第二連接端連接有供電電容時，控制所述第一連接端接通，所述第二連接端斷開。

所述控制器11還用於：當監測到所述第一連接端連接有備份電池，所述第二連接端連接有供電電容，所述備份電池出現故障時，控制所述第一連接端斷開，所述第二連接端接通。

備份電池的充電電壓比供電電容的充電電壓高，在所述備電源裝置同時插入備份電池和供電電容的情況下，首先選擇充電電壓高的備份電池進行充放電，備份電池具有容量大的特點，可進行長時間供電。只有待備份電池BBU出現故障，不能滿足備電要求時，才選擇打開供電電容的充放電迴路，同時記錄備份電池BBU故障信息。

具體的，所述控制器11用於當監測到所述備份電池出現故障時，控制所述第一連接端斷開，所述第二連接端接通包括：所述控制器具體用於當監測到所述備份電池出現故障時，先控制所述第一連接端斷開，並調節所述主電路的充電電阻值，再控制所述第二連接端接通。

在控制打開供電電容的充放電迴路時，首先，需要關閉備份電池BBU的充放電迴路，然後通過IIC總線選擇合適的分壓電阻值，最後，再打開供電電容的充放電迴路，這三個步驟不能顛倒，否則，有可能會損壞備電介質。同理，如果備電介質由供電電容切換到備份電池BBU，也必須遵循上述三個步驟，即首先需要關閉供電電容的充放電迴路，然後通過IIC總線選擇合適的分壓電阻值，最後，再打開備份電池的充放電迴路。

本實施例備電源裝置，既可以單獨插入備份電池，也可以單獨插入供電電容，也可以全部插入，既支持備份電池，也可採用供電電容，實現了備份電池與供電電容的復用，可應用到各型號產品，在大大降低了開發成本的同時，也給客戶展現了一個嚴謹的設計理念，從而提升了品牌形象。

以上對本發明所提供的一種備電源裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。