專利名稱：備用電源的切換方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種備用電源的切換方法和裝置，屬于電源保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電子電路中，電源是其中所有器件運(yùn)行工作的動(dòng)力源，其重要性是不言而喻的。但電源也會(huì)出現(xiàn)故障，例如出現(xiàn)欠壓或過(guò)壓的問(wèn)題。為了提高低壓電路的工作可靠性，現(xiàn)在，許多低壓電路都采用了電源備份的保護(hù)。在電源備份方法中，冷備份-在主電源出現(xiàn)故障時(shí)，切換到備用電源供電-是比較常用的備份方法。這種方法不但節(jié)省成本，還可實(shí)現(xiàn)一個(gè)備用電源保護(hù)多個(gè)主電源的模式。
為了實(shí)現(xiàn)快速切換，現(xiàn)有的電源切換方法大都采用純硬件電路實(shí)現(xiàn)電源切換，也就是使用邏輯電路器件搭建純硬件電路，監(jiān)測(cè)電源電壓輸出，當(dāng)電源電壓出現(xiàn)不正常時(shí)，強(qiáng)行切換到備用電源。這種純硬件電路切換方法的優(yōu)點(diǎn)很多，但缺點(diǎn)也相當(dāng)嚴(yán)重，有時(shí)不能很好地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫、平滑、無(wú)誤碼的切換。即使有時(shí)盡可能地將它的切換時(shí)間調(diào)節(jié)得比較短，還是不能完全實(shí)現(xiàn)無(wú)誤碼切換。尤其是在負(fù)載稍大時(shí)，無(wú)誤碼切換更是不可能實(shí)現(xiàn)。以欠壓切換為例，當(dāng)主電源降低到保護(hù)切換點(diǎn)時(shí)，監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)到主電源欠壓，控制切換電路在這一瞬間開始切換。在切換過(guò)程中，備用電源突然接入比較大的負(fù)載，必須經(jīng)過(guò)調(diào)整適應(yīng)一段時(shí)間后，才能正常工作。該切換時(shí)間一般可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但是，硬件切換只能減小切換時(shí)間，即使將切換時(shí)間調(diào)節(jié)到很小，甚至趨近于零時(shí)，由于負(fù)載變化較大和其他因素影響，為負(fù)載供電的電源電壓照樣會(huì)出現(xiàn)不同程度的跌落，有時(shí)會(huì)達(dá)到幾百毫伏。也就是說(shuō)，備用電源進(jìn)行硬件切換時(shí)，不能縮短備用電源從小負(fù)載到大負(fù)載的適應(yīng)時(shí)間和避免為負(fù)載供電的電源電壓的下落。尤其對(duì)于電源要求比較嚴(yán)格的通信電路，在電源切換的過(guò)程中，出現(xiàn)誤碼過(guò)量、抖動(dòng)超標(biāo)或其他嚴(yán)重告警問(wèn)題的幾率非常高，如何解決該電源切換問(wèn)題已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)人士非常關(guān)注的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種備用電源的切換方法，該方法能夠有效解決目前純硬件器件控制切換過(guò)程中，備用電源突然切入后，其負(fù)載變化較大，對(duì)電路造成不良影響的問(wèn)題，以便能夠?qū)崿F(xiàn)低壓備用電源的平滑無(wú)縫、無(wú)誤碼或盡量減少誤碼的電源切換。
本發(fā)明的另一目的是提供一種采用上述方法的備用電源保護(hù)的切換裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種備用電源的切換方法，其特征在于在電源保護(hù)中的切換備用電源期間，對(duì)備用電源逐步增大其負(fù)載，直至其滿載運(yùn)行，以避免因突然切換，備用電源要承受較大負(fù)載，出現(xiàn)供電電壓大幅下落現(xiàn)象和對(duì)電路產(chǎn)生不利影響。
所述切換備用電源之前，進(jìn)一步包括下列步驟由監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)主電源的電壓變化，一旦出現(xiàn)電壓異常告警時(shí)，該監(jiān)測(cè)電路立即開啟備用電源的輸出電路，并觸發(fā)可編程邏輯器件或脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生一脈沖串，啟動(dòng)電源切換操作。
所述對(duì)備用電源逐步增大其負(fù)載，直至其滿載運(yùn)行是利用所述可編程邏輯器件產(chǎn)生的一脈沖串在切換時(shí)間內(nèi)連續(xù)開閉備用電源的輸出電路，使之逐步增大其負(fù)載。
所述可編程邏輯器件產(chǎn)生的一脈沖串，應(yīng)調(diào)節(jié)其所包含的脈沖個(gè)數(shù)、脈寬、幅度和占空比，以使備用電源的輸出電壓盡可能地平緩變化，直至不出現(xiàn)誤碼。
所述對(duì)備用電源逐步增大其負(fù)載，直至其滿載運(yùn)行是利用所述脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的一脈沖串在切換時(shí)間內(nèi)連續(xù)開閉備用電源的輸出電路，使之逐步增大其負(fù)載。
所述脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的一脈沖串，應(yīng)調(diào)節(jié)其所包含的脈沖個(gè)數(shù)、脈寬、幅度和占空比，以使備用電源的輸出電壓盡可能地平緩變化，直至不出現(xiàn)誤碼。
本發(fā)明的另一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種備用電源的切換裝置，包括主電源、備用電源和監(jiān)測(cè)電路，該監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)主電源的電壓變化；其特征在于還包括有開關(guān)電路、可編程邏輯器件和控制電路，所述監(jiān)測(cè)電路的兩個(gè)輸出端分別連接至控制電路的一個(gè)輸入端和可編程邏輯器件的輸入端，所述可編程邏輯器件的輸出端連接至控制電路的另一個(gè)輸入端，所述控制電路的輸出端連接至所述開關(guān)電路的控制端，控制該開關(guān)電路的開啟導(dǎo)通；所述開關(guān)電路設(shè)置在備用電源的輸出端。
所述控制電路由或非門組成。
在主電源輸出端上設(shè)有一防止備用電源電壓回流的二極管。
本發(fā)明的另一目的也可以是這樣實(shí)現(xiàn)的一種備用電源的切換裝置，包括主電源、備用電源和監(jiān)測(cè)電路，該監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)主電源的電壓變化，其特征在于還包括有開關(guān)電路、脈沖發(fā)生裝置和控制電路，所述監(jiān)測(cè)電路的兩個(gè)輸出端分別連接至控制電路的一個(gè)輸入端和脈沖發(fā)生裝置的輸入端，所述脈沖發(fā)生裝置的輸出端連接至所述控制電路的另一個(gè)輸入端，所述控制電路的輸出端連接至所述開關(guān)電路的控制端，控制該開關(guān)電路的開啟導(dǎo)通；所述開關(guān)電路設(shè)置在備用電源的輸出端。
本發(fā)明備用電源切換方法的有益效果是該方法的應(yīng)用，打破了原有的單純依靠硬件電路實(shí)現(xiàn)電源切換的思路模式，并且解決了電源切換過(guò)程中，純硬件切換電路無(wú)法解決的問(wèn)題。即有效地解決了在純硬件電路切換過(guò)程中，因?yàn)閭溆秒娫赐蝗磺腥耄?fù)載變化大，使得負(fù)載供電電壓下落、電源模塊需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)調(diào)整輸出電壓和對(duì)電路造成其它各種不良影響的問(wèn)題。尤其在通信電路中，本發(fā)明可以大大降低電源切換過(guò)程中出現(xiàn)誤碼過(guò)量和其他告警的問(wèn)題，更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)誤碼平滑切換。本發(fā)明還提供了一種備用電源的切換裝置。


圖1是本發(fā)明備用電源的切換裝置的電路構(gòu)成方框圖。
圖2是本發(fā)明中的或非門控制電路的兩個(gè)輸入端和輸出端的波形時(shí)序圖。
圖3是本發(fā)明中的或非門控制電路輸入端和輸出端的邏輯關(guān)系圖。
圖4是使用本發(fā)明備用電源的切換方法的實(shí)施例中負(fù)載電壓與控制脈沖的測(cè)試波形對(duì)照?qǐng)D。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種備用電源的切換方法，其是在冷備份的電源保護(hù)過(guò)程中，切換備用電源期間，對(duì)備用電源逐步增大其負(fù)載，直至其滿載運(yùn)行。具體措施是利用一個(gè)可編程邏輯器件產(chǎn)生的一脈沖串在切換時(shí)間內(nèi)連續(xù)開閉備用電源的輸出電路，使之逐步增大其負(fù)載；以避免因備用電源突然切換承受較大負(fù)載，出現(xiàn)自適應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、供電電壓大幅下落和對(duì)電路產(chǎn)生不利影響。
在切換備用電源之前，則由監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)主電源的電壓變化，一旦出現(xiàn)電壓異常告警時(shí)，該監(jiān)測(cè)電路立即開啟備用電源的輸出電路，并觸發(fā)可編程邏輯器件產(chǎn)生一脈沖串，啟動(dòng)電源切換操作。該可編程邏輯器件產(chǎn)生的一脈沖串所包含的脈沖個(gè)數(shù)、脈寬、幅度和占空比，都應(yīng)根據(jù)備用電源切換的實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。該脈沖串中所包含的脈沖個(gè)數(shù)一般為4～6個(gè)，其幅度一般按邏輯器件輸出管腳的電平幅度確定。對(duì)于脈寬和占空比，通常是先取頻率約50KHz、占空比為百分之五十的波形進(jìn)行調(diào)試，然后根據(jù)切換時(shí)的波形狀況重新調(diào)節(jié)試驗(yàn)，以保證備用電源輸出的電壓下落幅度平緩，避免出現(xiàn)誤碼。對(duì)于調(diào)試成功的可編程邏輯器件，即當(dāng)可編程邏輯器件產(chǎn)生的脈沖串所包含的脈沖個(gè)數(shù)、脈寬、幅度和占空比都已確定時(shí)，可用固定的脈沖發(fā)生裝置替換該可編程邏輯器件。
參見(jiàn)圖1所示的本發(fā)明的備用電源的切換裝置，該裝置適用于冷備用電源，其組成部件包括有主電源1、備用電源2、監(jiān)測(cè)電路3、開關(guān)電路4、可編程邏輯器件或脈沖發(fā)生裝置5和由或非門組成的控制電路6，在主電源1輸出端上還設(shè)有一個(gè)防止備用電源2電壓回流的二極管D。其中監(jiān)測(cè)電路3監(jiān)測(cè)主電源電壓的變化，開關(guān)電路4設(shè)置在備用電源2的輸出端，控制備用電源2是否接通負(fù)載?；蚍情T控制電路6的輸出端連接至開關(guān)電路4的控制端，控制該開關(guān)電路4的開啟導(dǎo)通與否。當(dāng)主電源輸出的電壓出現(xiàn)欠壓或過(guò)壓告警時(shí)，監(jiān)測(cè)電路3動(dòng)作，因?yàn)樵摫O(jiān)測(cè)電路3的兩個(gè)輸出端分別接至或非門控制電路6的一個(gè)輸入端a和可編程邏輯器件5的輸入端，一方面使得a點(diǎn)電平由高變低，此時(shí)b點(diǎn)電平的初態(tài)為低，經(jīng)過(guò)或非門c點(diǎn)電平也隨之由低變高，使高電平開通的開關(guān)電路4導(dǎo)通，打開備用電源2的輸出通路，備用電源2開始為負(fù)載7供電。另一方面可編程邏輯器件5被觸發(fā)后，輸出一串脈沖至或非門控制電路6的另一個(gè)輸入端b，此時(shí)，b點(diǎn)電平的變化可以控制備用電源2的輸出開關(guān)電路是否開啟導(dǎo)通。如果a點(diǎn)電平?jīng)]有變化的話，b點(diǎn)電平的變化不會(huì)導(dǎo)致c點(diǎn)誤操作。圖2和圖3展示了或非門控制電路6的輸入和輸出波形的時(shí)序圖和其邏輯關(guān)系圖。因?yàn)槭怯肍PGA、CPLD等可編程邏輯器件產(chǎn)生的一串脈沖，其脈沖個(gè)數(shù)、脈寬、幅度和占空比都可根據(jù)具體電路的需要來(lái)調(diào)節(jié)。本發(fā)明使用了可編程邏輯器件的脈沖發(fā)生功能和一個(gè)管腳的觸發(fā)功能，可編程邏輯器件的優(yōu)點(diǎn)是比較靈活，便于調(diào)試，還可以上報(bào)欠壓和過(guò)壓告警。本發(fā)明可以用可調(diào)節(jié)的脈沖發(fā)生裝置替代可編程邏輯器件，也就是在調(diào)試成功的電路中，用固定的脈沖發(fā)生裝置替換該可編程邏輯器件5。另外，控制電路可使用其他能觸發(fā)開關(guān)電路開通的邏輯控制電路，如或門。
參見(jiàn)圖4所示的應(yīng)用本發(fā)明的一實(shí)施例的測(cè)試曲線，這是一個(gè)3.3V的電壓切換測(cè)試波形對(duì)照?qǐng)D。該圖的縱軸表示電壓，對(duì)于CH4偏置3.3V，單位為100mV/div，對(duì)于CH3為1.00V/div；橫軸表示時(shí)間，對(duì)于CH4和CH3皆為200μs/div。其中CH3是在圖1中的c點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試得到的曲線，CH4在圖1中的e點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試得到的曲線，在應(yīng)用本發(fā)明方法之前，切換備用電源時(shí)，負(fù)載電壓e跌落超過(guò)220mV(圖中未標(biāo)明)，致使電路通信業(yè)務(wù)出現(xiàn)誤碼過(guò)量和其他告警。
使用本發(fā)明方法和裝置后，監(jiān)測(cè)電路一旦動(dòng)作，就開始用可編程邏輯器件或脈沖發(fā)生裝置5輸出一串脈沖，在實(shí)施例3.3V電源的切換中，輸出的脈沖串的脈沖幅度3.3V，從監(jiān)測(cè)電路動(dòng)作開始，該脈沖串低電平的脈沖寬度順序?yàn)?0μs、80μs、80μs、160μs地逐步增大，其高電平的脈沖寬度保持40μs不變。該一串脈沖產(chǎn)生后，會(huì)在c點(diǎn)出現(xiàn)一串a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)電平或非后的脈沖(如圖4的CH3所示)，驅(qū)使開關(guān)電路4不斷地開合導(dǎo)通幾次，最后完全打開。這樣就使備用電源2的所供電的負(fù)載在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)開合變化幾次，然后增加到最大。這就模似了電源模塊的負(fù)載逐步增大的過(guò)程，從而避免因備用電源模塊突然承受比較大的負(fù)載，出現(xiàn)模塊自適應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、供電電壓大幅下落的問(wèn)題。對(duì)于負(fù)載電壓的跌落有較好的改善，從而減小因突然切換電源而對(duì)電路其他業(yè)務(wù)產(chǎn)生不利影響。實(shí)施例的測(cè)試結(jié)果表明應(yīng)用本發(fā)明方法切換備用電源前后的負(fù)載電壓跌落不到100mV(如圖4中CH4所示)，可以滿足電路正常工作要求。
本發(fā)明的方法已經(jīng)由發(fā)明人進(jìn)行試驗(yàn)實(shí)施，試驗(yàn)的結(jié)果是成功的，實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1.一種備用電源的切換方法，其特征在于在電源保護(hù)中的切換備用電源期間，對(duì)備用電源逐步增大其負(fù)載，直至其滿載運(yùn)行，以避免因突然切換，備用電源要承受較大負(fù)載，出現(xiàn)供電電壓大幅下落現(xiàn)象和對(duì)電路產(chǎn)生不利影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源的切換方法，其特征在于所述切換備用電源之前，進(jìn)一步包括下列步驟由監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)主電源的電壓變化，一旦出現(xiàn)電壓異常告警時(shí)，該監(jiān)測(cè)電路立即開啟備用電源的輸出電路，并觸發(fā)可編程邏輯器件或脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生一脈沖串，啟動(dòng)電源切換操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的備用電源的切換方法，其特征在于所述對(duì)備用電源逐步增大其負(fù)載，直至其滿載運(yùn)行是利用所述可編程邏輯器件產(chǎn)生的一脈沖串在切換時(shí)間內(nèi)連續(xù)開閉備用電源的輸出電路，使之逐步增大其負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的備用電源的切換方法，其特征在于所述可編程邏輯器件產(chǎn)生的一脈沖串，應(yīng)調(diào)節(jié)其所包含的脈沖個(gè)數(shù)、脈寬、幅度和占空比，以使備用電源的輸出電壓盡可能地平緩變化，直至不出現(xiàn)誤碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的備用電源的切換方法，其特征在于所述對(duì)備用電源逐步增大其負(fù)載，直至其滿載運(yùn)行是利用所述脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的一脈沖串在切換時(shí)間內(nèi)連續(xù)開閉備用電源的輸出電路，使之逐步增大其負(fù)載。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的備用電源的切換方法，其特征在于所述脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的一脈沖串，應(yīng)調(diào)節(jié)其所包含的脈沖個(gè)數(shù)、脈寬、幅度和占空比，以使備用電源的輸出電壓盡可能地平緩變化，直至不出現(xiàn)誤碼。
7.一種備用電源的切換裝置，包括主電源、備用電源和監(jiān)測(cè)電路，該監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)主電源的電壓變化；其特征在于還包括有開關(guān)電路、可編程邏輯器件和控制電路，所述監(jiān)測(cè)電路的兩個(gè)輸出端分別連接至控制電路的一個(gè)輸入端和可編程邏輯器件的輸入端，所述可編程邏輯器件的輸出端連接至控制電路的另一個(gè)輸入端，所述控制電路的輸出端連接至所述開關(guān)電路的控制端，控制該開關(guān)電路的開啟導(dǎo)通；所述開關(guān)電路設(shè)置在備用電源的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的備用電源的切換裝置，其特征在于所述控制電路由或非門組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的備用電源的切換裝置，其特征在于在主電源輸出端上設(shè)有一防止備用電源電壓回流的二極管。
10.一種備用電源的切換裝置，包括主電源、備用電源和監(jiān)測(cè)電路，該監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)主電源的電壓變化，其特征在于還包括有開關(guān)電路、脈沖發(fā)生裝置和控制電路，所述監(jiān)測(cè)電路的兩個(gè)輸出端分別連接至控制電路的一個(gè)輸入端和脈沖發(fā)生裝置的輸入端，所述脈沖發(fā)生裝置的輸出端連接至所述控制電路的另一個(gè)輸入端，所述控制電路的輸出端連接至所述開關(guān)電路的控制端，控制該開關(guān)電路的開啟導(dǎo)通；所述開關(guān)電路設(shè)置在備用電源的輸出端。
全文摘要
一種備用電源的切換方法和裝置，該方法是在電源保護(hù)中，由監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)主電源電壓變化，一旦出現(xiàn)電壓異常告警而切換備用電源期間，對(duì)備用電源逐步增大負(fù)載，直至其滿載運(yùn)行；具體措施是由監(jiān)測(cè)電路觸發(fā)可編程邏輯器件產(chǎn)生一脈沖串，在切換時(shí)間內(nèi)連續(xù)開閉備用電源的輸出電路，逐步增大其負(fù)載，以避免因電源突然切換承受較大負(fù)載，出現(xiàn)自適應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、供電電壓大幅下落現(xiàn)象和對(duì)電路產(chǎn)生不利影響。其中可編程邏輯器件產(chǎn)生的一脈沖串的脈沖個(gè)數(shù)、脈寬、幅度和占空比根據(jù)電源切換的實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。該方法有效避免目前純硬件控制切換過(guò)程中，備用電源突然切入后，負(fù)載變化大，對(duì)電路造成的不良影響，實(shí)現(xiàn)了低壓備用電源的平滑無(wú)縫的電源切換。
文檔編號(hào)H02J9/06GK1604425SQ03154458
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2003年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者楊宏, 侯新強(qiáng) 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司