電源開關機電路的製作方法
2023-06-06 14:56:01 1
專利名稱：電源開關機電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電源控制領域，更具體地說，涉及一種電源開關機電路。
背景技術：
目前,在不間斷電源(Uninterruptible Power Supply, UPS)設計中，大都採用系統控制模塊統一管理功率模塊和電池模塊上下電。傳統的方法是將一個或多個系統控制模塊的電源加入限流措施後輸出電能到電源總線，功率模塊和電池模塊從電源總線上直接獲取電能。圖1示出了現有技術的電源開關機電路。這一電源開關機電路的好處是電源總線的電路簡單，上下電邏輯清晰，實現起來比較容易。但是在實際使用中，功能模塊1-N(例如電池模塊和功率模塊)直接從電源總線VCC_BUS獲取電能。而該電能一般是由系統控制模塊1-N來進行提供。這樣功能模塊越多，系統控制模塊1-N的功率消耗就越大，成本就會越高，體積也就越大，效率也會越低。並且由於系統控制模塊、功率模塊和電池模塊都具備熱插拔的功能，電源總線在上述系統控制模塊、功率模塊和電池模塊的插拔過程中容易被短路，進而會導致系統中其他正常工作的模塊電源關閉，進而影響整個系統的供電，而在電源總線短路的情況下，為了保護系統控制模塊不至於被過流損壞，需要加入限流保護措施，增加了電源的成本和設計難度。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種電源開關機電路，其能夠降低整個電源開關機電路的總線負載功率，降低系統控制模塊的功率、成本和體積，並且在總線短路時不會造成正常工作的模塊掉電和系統控制模塊過流損壞。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:構造一種電源開關機電路，包括至少一個系統控制模塊和至少一個功能模塊，其特徵在於，所述電源開關機電路還包括連接所述至少一個系統控制模塊以從所述至少一個系統控制模塊接收高電平或低電平的功能模塊啟動信號的開關機控制總線、接收所述功能模塊啟動信號並基於所述功能模塊啟動信號閉合以開啟所述功能模塊的電源並控制所述功能模塊輸出電源驅動信號的第一開關器件、接收所述電源驅動信號並基於所述電源驅動信號閉合以輸出維持所述第一開關器件閉合的自維持信號的第二開關器件。在本實用新型所述的電源開關機電路中，所述第一開關器件的第一端連接到所述至少一個功能模塊的PWM控制器，第二端連接所述至少一個功能模塊的模塊電源、控制端連接到所述開關機控制總線，所述第二開關器件的第一端連接到所述至少一個功能模塊的電源輸出端、第二端連接所述第一開關器件的控制端。在本實用新型所述的電源開關機電路中，所述電源開關機電路還包括連接到所述至少一個系統控制模塊和所述開關機控制總線之間的第三開關器件。在本實用新型所述的電源開關機電路中，所述電源開關機電路還包括與所述第三開關器件一起串聯到所述至少一個系統控制模塊和所述開關機控制總線之間的限流電阻。在本實用新型所述的電源開關機電路中，所述電源開關機電路還包括第一二極體，所述第一二極體的陽極連接所述第二開關器件，陰極連接所述第一開關器件的控制端。在本實用新型所述的電源開關機電路中，所述電源開關機電路還包括第二二極體，所述第二二極體的陽極連接所述開關機控制總線陰極連接所述第一開關器件的控制端。在本實用新型所述的電源開關機電路中，所述第一開關器件和所述第二開關器件包括繼電器、三極體、光耦和場效應管。在本實用新型所述的電源開關機電路中，所述第三開關器件包括繼電器、三極體、光率禹和場效應管。在本實用新型所述的電源開關機電路中，包括多個系統控制模塊、多個功能模塊、多個第一開關器件和多個第二開關器件，所述多個第一開關器件、所述多個第二開關器件和所述多個功能模塊一一對應，所述多個系統控制模塊分別連接所述開關機控制總線；所述多個第一開關器件的每一個的第一端分別連接到所述多個功能模塊的每一個的PWM控制器，第二端分別連接所述多個功能模塊的每一個的模塊電源、控制端連接到所述開關機控制總線，所述多個第二開關器件的每一個的第一端連接到所述多個功能模塊的每一個的電源輸出端、第二端連接所述多個第一開關器件的每一個的控制端。在本實用新型所述的電源開關機電路中，還包括多個第三開關器件，所述多個第三開關器件和所述多個系統控制模塊一一對應，所述多個第三開關器件的每一個分別連接到所述多個系統控制模塊中的每一個和所述開關機控制總線之間。實施本實用新型的電源開關機電路，功能模塊從開關機控制總線接收為高電平或低電平的功能模塊啟動信號，因此能夠降低開關機控制總線的負載功率，降低系統控制模塊的功率、成本和體積，並且通過採用第一和第二開關器件聯合控制，在開關機控制總線短路時不會造成正常工作的模塊掉電和系統控制模塊過流損壞。更進一步地，本實用新型通過採用第三開關器件、第二開關器件和第一開關器件協同工作，可以單獨開啟或關閉一部分功能模塊，從而降低整個系統的損耗。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:圖1示出了現有技術的電源開關機電路；圖2是本實用新型的電源開關機電路的第一實施例的電路原理圖；圖3是本實用新型的電源開關機電路的第一實施例的工作原理流程圖；圖4是本實用新型的電源開關機電路的第二實施例的電路原理圖。
具體實施方式
圖2是本實用新型的電源開關機電路的第一實施例的電路原理圖。如圖2所示，本實用新型的電源開關機電路包括功能模塊100、系統控制模塊200、限流電阻R1、開關機控制總線0N/0FF_BUS、第一開關器件SI和第二開關器件S2。如圖2所示，限流電阻Rl串聯到系統控制模塊200和開 關機控制總線0N/0FF_BUS之間。第一開關器件SI的第一端和第二端分別連接到功能模塊100的PWM控制器101和模塊電源DC BUS_M1、控制端(圖中虛線所示)連接到開關機控制總線ON/OFF_BUS。第二開關器件S2連接到功能模塊100的電源輸出端和所述第一開關器件SI的控制端。圖3是本實用新型的電源開關機電路的第一實施例的工作原理流程圖。結合圖2和3，對本實用新型的原理解釋如下。當系統控制模塊200插入到開關機控制總線0N/0FF_BUS，且上電正常以後，經限流電阻Rl輸出高電平或低電平模式的功能模塊啟動信號到開關機控制總線0N/0FF_BUS上。當功能模塊100插入到開關機控制總線0N/0FF_BUS時，其與開關機控制總線0N/0FFBUS連通從而接收該功能模塊啟動信號。在步驟SI中，在該功能模塊啟動信號的控制下，第一開關器件SI的第一端和第二端閉合以開啟所述功能模塊100的PWM控制器101。在步驟S2中，基於所述功能模塊100的PWM控制器的開啟，啟動該功能模塊100的電源並控制該功能模塊100從電源輸出端輸出電源驅動信號Vcc_M_l給第二開關器件S2。在步驟S3中，在接收到該電源驅動信號Vcc_M_l後，第二開關器件S2閉合,並輸出自維持信號Self_Maitain_DRV給第一開關器件SI以維持第一開關器件SI持續閉合。當第二開關器件S2閉合後，功能模塊100內，連接在第一開關器件SI與開關機控制總線0N/0FF_BUS之間的二極體兩端已經沒有使其導通的電壓差，故該二極體處於截至(不導通)的狀態，功能模塊100不在從開關機控制總線0N/0FF_BUS上獲取電量。在步驟S4中 ，當需要關機時，直接將系統控制模塊200拔下，此時無功能模塊啟動信號到開關機控制總線0N/0FF_BUS上。在步驟S5中，斷開第二開關器件S2。在此，可以任何方式例如手動或其他方式斷開第二開關器件S2。此時，第一開關器件SI失去維持閉合的自維持信號Self_Maitain_DRV和功能模塊啟動信號後斷開，功能模塊100斷電。因此，由於功能模塊100從開關機控制總線0N/0FF_BUS接收為高電平或低電平的功能模塊啟動信號，而不是像現有技術一樣，功能模塊100 —直從開關機控制總線0N/0FF_BUS接收電能而獲取能量。因此能夠降低開關機控制總線的負載功率，降低系統控制模塊的功率、成本和體積。由於功能模塊100啟動所需要的功率很小，因此採用普通電阻Rl即可限流，並且在開關機控制總線短路時不會造成系統控制模塊200過流損壞。更進一步地，本領域技術人員知悉，雖然圖2中的實施例僅示出了一個功能模塊100和一個系統控制模塊200，在本實用新型的其他實施例中，還可以包括一個功能模塊100和多個系統控制模塊200，多個功能模塊100和一個系統控制模塊200，或者多個功能模塊和過個系統控制模塊200。其中，至少一個功能模塊對應設置第一開關器件SI和第二開關器件S2。本領域技術人員進一步知悉所述第一開關器件SI和所述第二開關器件S2可以是基於所述高電平或低電平模式的功能模塊啟動信號閉合或斷開的繼電器、三極體、光耦和場效應管等等。圖4是本實用新型的電源開關機電路的第二實施例的電路原理圖。如圖4所示，本實用新型的電源開關機電路可包括N (N為自然數)個系統控制模塊201-20N和N個功能模塊101-10N。當然，在本實用新型的其他實施例中，系統控制模塊和功能模塊也可以不相同。其中每個系統控制模塊分別經第三開關器件S3和限流電阻Rl連接到開關機控制總線0N/0FF_BUS上。該第三開關器件S3和限流電阻Rl串聯到系統控制模塊和開關機控制總線0N/0FF_BUS之間。每個功能模塊分別與對其進行控制的第一開關器件S1、第二開關器件S2和第一反頂二極體Dl對應連接。如圖4所示，第一開關器件SI的第一端和第二端分別連接到功能模塊的PWM控制器和模塊電源、控制端連接到開關機控制總線ON/OFF_BUS。第二開關器件連接到功能模塊的電源輸出端和第一反頂二極體Dl的陽極，該第一反頂二極體D2的陰極連接所述第一開關器件SI的控制端。當各個系統控制模塊上電正常後，第三開關器件S3閉合，經限流電阻Rl輸出高電平或低電平模式的功能模塊啟動信號到開關機控制總線0N/0FFBUS上。當任意一個功能模塊插入到開關機控制總線0N/0FF_BUS時，其經第二反頂二極體D2與開關機控制總線ON/0FF_BUS連通從而從該第二反頂二極體D2接收該功能模塊啟動信號。在該功能模塊啟動信號的控制下，第一開關器件SI的第一端和第二端閉合以開啟所述功能模塊的PWM控制器，從而啟動該功能模塊的電源並控制該功能模塊從電源輸出端輸出電源驅動信號Vcc_M_l給第二開關器件S2。在接收到該電源驅動信號Vcc_M_l後，第二開關器件S2閉合，並輸出自維持信號Self_Maitain_DRV到第一反頂二極體Dl的陽極,並經該第一反頂二極體Dl的陰極將該自維持信號Self_Maitain_DRV輸出給第一開關器件SI以維持第一開關器件SI持續閉合。以下基於圖4對本實用新型的電源開關機電路的各個工作過程描述如下。開機過程:1.任一系統控制模塊插入到開關機控制總線0N/0FF_BUS，且上電正常以後，第三開關器件S3閉合，經限流電阻Rl輸出高電平或低電平模式的功能模塊啟動信號到開關機控制總線0N/0FF_BUS上；2.任一功能模塊中的第一開關器件SI從開關機控制總線0N/0FF_BUS接收到功能模塊啟動信號後，第一開關器件SI閉合,開啟功能模塊電源，並輸出電源驅動信號Vcc_M_l給第二開關器件S2 ；3.當該第 二開關器件S2接收到該電源驅動信號Vcc_M_l後，第二開關器件S2閉合，並經第一反頂二極體Dl輸出自維持信號Self_Maitain_DRV給第一開關器件SI以維持第一開關器件SI持續閉合，從而維持該功能模塊正常工作。由於第二反頂二極體D2的陰極與第一反頂二極體Dl的陰極，當第二開關器件S2閉合後，第二反頂二極體D2的兩端已經沒有使其導通的電壓差，故第二反頂二極體D2處於截至(不導通)的狀態，功能模塊101不在從開關機控制總線0N/0FF_BUS上獲取電量。全部功能模塊關機過程:1.在接收到關機信號後，全部的第二開關器件S2斷開，此時並無自維持信號Self_Maitain_DRV 給第一開關器件 SI ；2.隨後，全部的第三開關器件S3斷開，此時無功能模塊啟動信號到開關機控制總線 0N/0FF_BUS 上；3.第一開關器件SI失去維持閉合的自維持信號Self_Maitain_DRV和功能模塊啟動信號後斷開，功能模塊斷電。部分功能模塊關機過程:1.全部的第三開關器件斷開，此時無功能模塊啟動信號到開關機控制總線ON/0FF_BUS上，此時全部的功能模塊均只能依靠第二開關器件輸入的自維持信號Self_Maitain_DRV維持第一開關器件SI閉合，從而維持該功能模塊的正常工作；[0041]2.將需要關閉功能模塊對應的第二開關器件S2斷開，對應的第一開關器件失去維持閉合的自維持信號Self_Maitain_DRV後斷開，該功能模塊斷電。因此，由於功能模塊從開關機控制總線0N/0FF_BUS接收為高電平或低電平的功能模塊啟動信號，因此能夠降低開關機控制總線的負載功率，降低系統控制模塊的功率、成本和體積。由於功能模塊啟動所需要的功率很小，因此採用普通電阻Rl即可限流，並且在開關機控制總線短路時不會造成系統控制模塊200過流損壞。而在本實施例中，通過採用第三開關器件S3、第二開關器件S2和第一開關器件SI協同工作，可以單獨開啟或關閉一部分功能模塊，從而降低整個系統的損耗。本領域技術人員知悉，雖然圖4中的實施例中示出為--對應的多個功能模塊和
多個系統控制模塊，但是在本實用新型的其他實施例中，還可以包括任意個功能模塊和任意個系統控制模塊，其中至少一個功能模塊設置第一開關器件S1、個第二開關器件S2和第一反頂二極體Dl，至少一個系統控制模塊設置電流電阻Rl和第三開關器件S3。本領域技術人員進一步知悉所述第一開關器件S1、所述第二開關器件S2和第三開關器件S3可以是基於所述高電平或低電平模式的功能模塊啟動信號閉合或斷開的繼電器、三極體、光耦和場效應管等等。雖然本實用新型 是通過具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本實用新型範圍的情況下，還可以對本實用新型進行各種變換及等同替代。因此，本實用新型不局限於所公開的具體實施例，而應當包括落入本實用新型權利要求範圍內的全部實施方式。
權利要求1.一種電源開關機電路,包括至少一個系統控制模塊和至少一個功能模塊，其特徵在於，所述電源開關機電路還包括連接所述至少一個系統控制模塊以從所述至少一個系統控制模塊接收高電平或低電平的功能模塊啟動信號的開關機控制總線、接收所述功能模塊啟動信號並基於所述功能模塊啟動信號閉合以開啟所述功能模塊的電源並控制所述功能模塊輸出電源驅動信號的第一開關器件、接收所述電源驅動信號並基於所述電源驅動信號閉合以輸出維持所述第一開關器件閉合的自維持信號的第二開關器件。
2.根據權利要求1所述的電源開關機電路，其特徵在於，所述第一開關器件的第一端連接到所述至少一個功能模塊的PWM控制器，第二端連接所述至少一個功能模塊的模塊電源、控制端連接到所述開關機控制總線，所述第二開關器件的第一端連接到所述至少一個功能模塊的電源輸出端、第二端連接所述第一開關器件的控制端。
3.根據權利要求1所述的電源開關機電路，其特徵在於，所述電源開關機電路還包括連接到所述至少一個系統控制模塊和所述開關機控制總線之間的第三開關器件。
4.根據權利要求3所述的電源開關機電路，其特徵在於，所述電源開關機電路還包括與所述第三開關器件一起串聯到所述至少一個系統控制模塊和所述開關機控制總線之間的限流電阻。
5.根據權利要求1-4中任意一項所述的電源開關機電路，其特徵在於，所述電源開關機電路還包括第一二極體，所述第一二極體的陽極連接所述第二開關器件的第二端，陰極連接所述第一開關器件的控制端。
6.根據權利要求5所述的電源開關機電路，其特徵在於，所述電源開關機電路還包括第二二極體，所述第二二極體的陽極連接所述開關機控制總線，陰極連接所述第一開關器件的控制端。
7.根據權利要求1所述的電源開關機電路，其特徵在於，所述第一開關器件和所述第二開關器件包括繼電器、 三極體、光耦和場效應管。
8.根據權利要求3所述的電源開關機電路，其特徵在於，所述第三開關器件包括繼電器、三極體、光耦和場效應管。
9.根據權利要求1所述的電源開關機電路，其特徵在於，包括多個系統控制模塊、多個功能模塊、多個第一開關器件和多個第二開關器件，所述多個第一開關器件、所述多個第二開關器件和所述多個功能模塊一一對應，所述多個系統控制模塊分別連接所述開關機控制總線；所述多個第一開關器件的每一個的第一端分別連接到所述多個功能模塊的每一個的PWM控制器，第二端分別連接所述多個功能模塊的每一個的模塊電源、控制端連接到所述開關機控制總線，所述多個第二開關器件的每一個的第一端連接到所述多個功能模塊的每一個的電源輸出端、第二端連接所述多個第一開關器件的每一個的控制端。
10.根據權利要求9所述的電源開關機電路，其特徵在於，還包括多個第三開關器件，所述多個第三開關器件和所述多個系統控制模塊一一對應，所述多個第三開關器件的每一個分別連接到所述多個系統控制模塊中的每一個和所述開關機控制總線之間。
專利摘要本實用新型涉及一種電源開關機電路，包括至少一個系統控制模塊和至少一個功能模塊，連接所述至少一個系統控制模塊以從所述至少一個系統控制模塊接收高電平或低電平的功能模塊啟動信號的開關機控制總線、接收所述功能模塊啟動信號並基於所述功能模塊啟動信號閉合以開啟所述功能模塊的電源並控制所述功能模塊輸出電源驅動信號的第一開關器件、接收所述電源驅動信號並基於所述電源驅動信號閉合以輸出維持所述第一開關器件閉合的自維持信號的第二開關器件。實施本實用新型，能夠降低開關機控制總線的負載功率，降低系統控制模塊的功率、成本和體積，並且在開關機控制總線短路時不會造成正常工作的模塊掉電和系統控制模塊過流損壞。
文檔編號H03K17/08GK203135828SQ20132009686
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者盧軍 申請人:力博特公司