專利名稱：備用電源的切換方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種備用電源的切換方法和裝置，屬于電源保護技術領域。
背景技術：
在電子電路中，電源是其中所有器件運行工作的動力源，其重要性是不言而喻的。但電源也會出現(xiàn)故障，例如出現(xiàn)欠壓或過壓的問題。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。在電源備份方法中，冷備份-在主電源出現(xiàn)故障時，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，還可實現(xiàn)一個備用電源保護多個主電源的模式。
為了實現(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)測電源電壓輸出，當電源電壓出現(xiàn)不正常時，強行切換到備用電源。這種純硬件電路切換方法的優(yōu)點很多，但缺點也相當嚴重，有時不能很好地實現(xiàn)無縫、平滑、無誤碼的切換。即使有時盡可能地將它的切換時間調(diào)節(jié)得比較短，還是不能完全實現(xiàn)無誤碼切換。尤其是在負載稍大時，無誤碼切換更是不可能實現(xiàn)。以欠壓切換為例，當主電源降低到保護切換點時，監(jiān)測電路監(jiān)測到主電源欠壓，控制切換電路在這一瞬間開始切換。在切換過程中，備用電源突然接入比較大的負載，必須經(jīng)過調(diào)整適應一段時間后，才能正常工作。該切換時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間，即使將切換時間調(diào)節(jié)到很小，甚至趨近于零時，由于負載變化較大和其他因素影響，為負載供電的電源電壓照樣會出現(xiàn)不同程度的跌落，有時會達到幾百毫伏。也就是說，備用電源進行硬件切換時，不能縮短備用電源從小負載到大負載的適應時間和避免為負載供電的電源電壓的下落。尤其對于電源要求比較嚴格的通信電路，在電源切換的過程中，出現(xiàn)誤碼過量、抖動超標或其他嚴重告警問題的幾率非常高，如何解決該電源切換問題已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)人士非常關注的問題。

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程中，備用電源突然切入后，其負載變化較大，對電路造成不良影響的問題，以便能夠?qū)崿F(xiàn)低壓備用電源的平滑無縫、無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的切換裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種備用電源的切換方法，其特征在于在電源保護中的切換備用電源期間，對備用電源逐步增大其負載，直至其滿載運行，以避免因突然切換，備用電源要承受較大負載，出現(xiàn)供電電壓大幅下落現(xiàn)象和對電路產(chǎn)生不利影響。
所述切換備用電源之前，進一步包括下列步驟由監(jiān)測電路監(jiān)測主電源的電壓變化，一旦出現(xiàn)電壓異常告警時，該監(jiān)測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，啟動電源切換操作。
所述對備用電源逐步增大其負載，直至其滿載運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，使之逐步增大其負載。
所述可編程邏輯器件產(chǎn)生的一脈沖串，應調(diào)節(jié)其所包含的脈沖個數(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。
所述對備用電源逐步增大其負載，直至其滿載運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，使之逐步增大其負載。
所述脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的一脈沖串，應調(diào)節(jié)其所包含的脈沖個數(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)測電路，該監(jiān)測電路監(jiān)測主電源的電壓變化；其特征在于還包括有開關電路、可編程邏輯器件和控制電路，所述監(jiān)測電路的兩個輸出端分別連接至控制電路的一個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輸入端，所述控制電路的輸出端連接至所述開關電路的控制端，控制該開關電路的開啟導通；所述開關電路設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)測電路，該監(jiān)測電路監(jiān)測主電源的電壓變化，其特征在于還包括有開關電路、脈沖發(fā)生裝置和控制電路，所述監(jiān)測電路的兩個輸出端分別連接至控制電路的一個輸入端和脈沖發(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輸入端，所述控制電路的輸出端連接至所述開關電路的控制端，控制該開關電路的開啟導通；所述開關電路設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用，打破了原有的單純依靠硬件電路實現(xiàn)電源切換的思路模式，并且解決了電源切換過程中，純硬件切換電路無法解決的問題。即有效地解決了在純硬件電路切換過程中，因為備用電源突然切入，負載變化大，使得負載供電電壓下落、電源模塊需要較長時間來調(diào)整輸出電壓和對電路造成其它各種不良影響的問題。尤其在通信電路中，本發(fā)明可以大大降低電源切換過程中出現(xiàn)誤碼過量和其他告警的問題，更好地實現(xiàn)無誤碼平滑切換。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輸入端和輸出端的波形時序圖。
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系圖。
圖4是使用本發(fā)明備用電源的切換方法的實施例中負載電壓與控制脈沖的測試波形對照圖。
具體實施例方式
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過程中，切換備用電源期間，對備用電源逐步增大其負載，直至其滿載運行。具體措施是利用一個可編程邏輯器件產(chǎn)生的一脈沖串在切換時間內(nèi)連續(xù)開閉備用電源的輸出電路，使之逐步增大其負載；以避免因備用電源突然切換承受較大負載，出現(xiàn)自適應時間長、供電電壓大幅下落和對電路產(chǎn)生不利影響。
在切換備用電源之前，則由監(jiān)測電路監(jiān)測主電源的電壓變化，一旦出現(xiàn)電壓異常告警時，該監(jiān)測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數(shù)、脈寬、幅度和占空比，都應根據(jù)備用電源切換的實際需要進行調(diào)節(jié)。該脈沖串中所包含的脈沖個數(shù)一般為4～6個，其幅度一般按邏輯器件輸出管腳的電平幅度確定。對于脈寬和占空比，通常是先取頻率約50KHz、占空比為百分之五十的波形進行調(diào)試，然后根據(jù)切換時的波形狀況重新調(diào)節(jié)試驗，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。對于調(diào)試成功的可編程邏輯器件，即當可編程邏輯器件產(chǎn)生的脈沖串所包含的脈沖個數(shù)、脈寬、幅度和占空比都已確定時，可用固定的脈沖發(fā)生裝置替換該可編程邏輯器件。
參見圖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)測電路3、開關電路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輸出端上還設有一個防止備用電源2電壓回流的二極管D。其中監(jiān)測電路3監(jiān)測主電源電壓的變化，開關電路4設置在備用電源2的輸出端，控制備用電源2是否接通負載?；蚍情T控制電路6的輸出端連接至開關電路4的控制端，控制該開關電路4的開啟導通與否。當主電源輸出的電壓出現(xiàn)欠壓或過壓告警時，監(jiān)測電路3動作，因為該監(jiān)測電路3的兩個輸出端分別接至或非門控制電路6的一個輸入端a和可編程邏輯器件5的輸入端，一方面使得a點電平由高變低，此時b點電平的初態(tài)為低，經(jīng)過或非門c點電平也隨之由低變高，使高電平開通的開關電路4導通，打開備用電源2的輸出通路，備用電源2開始為負載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的另一個輸入端b，此時，b點電平的變化可以控制備用電源2的輸出開關電路是否開啟導通。如果a點電平?jīng)]有變化的話，b點電平的變化不會導致c點誤操作。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序圖和其邏輯關系圖。因為是用FPGA、CPLD等可編程邏輯器件產(chǎn)生的一串脈沖，其脈沖個數(shù)、脈寬、幅度和占空比都可根據(jù)具體電路的需要來調(diào)節(jié)。本發(fā)明使用了可編程邏輯器件的脈沖發(fā)生功能和一個管腳的觸發(fā)功能，可編程邏輯器件的優(yōu)點是比較靈活，便于調(diào)試，還可以上報欠壓和過壓告警。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)開關電路開通的邏輯控制電路，如或門。
參見圖4所示的應用本發(fā)明的一實施例的測試曲線，這是一個3.3V的電壓切換測試波形對照圖。該圖的縱軸表示電壓，對于CH4偏置3.3V，單位為100mV/div，對于CH3為1.00V/div；橫軸表示時間，對于CH4和CH3皆為200μs/div。其中CH3是在圖1中的c點進行測試得到的曲線，CH4在圖1中的e點進行測試得到的曲線，在應用本發(fā)明方法之前，切換備用電源時，負載電壓e跌落超過220mV(圖中未標明)，致使電路通信業(yè)務出現(xiàn)誤碼過量和其他告警。
使用本發(fā)明方法和裝置后，監(jiān)測電路一旦動作，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)測電路動作開始，該脈沖串低電平的脈沖寬度順序為40μs、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，會在c點出現(xiàn)一串a(chǎn)點與b點電平或非后的脈沖(如圖4的CH3所示)，驅(qū)使開關電路4不斷地開合導通幾次，最后完全打開。這樣就使備用電源2的所供電的負載在短時間內(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載逐步增大的過程，從而避免因備用電源模塊突然承受比較大的負載，出現(xiàn)模塊自適應時間較長、供電電壓大幅下落的問題。對于負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電路其他業(yè)務產(chǎn)生不利影響。實施例的測試結(jié)果表明應用本發(fā)明方法切換備用電源前后的負載電壓跌落不到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)明人進行試驗實施，試驗的結(jié)果是成功的，實現(xiàn)了發(fā)明目的。
權利要求
1.一種備用電源的切換方法，其特征在于在電源保護中的切換備用電源期間，對備用電源逐步增大其負載，直至其滿載運行，以避免因突然切換，備用電源要承受較大負載，出現(xiàn)供電電壓大幅下落現(xiàn)象和對電路產(chǎn)生不利影響。
2.根據(jù)權利要求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，進一步包括下列步驟由監(jiān)測電路監(jiān)測主電源的電壓變化，一旦出現(xiàn)電壓異常告警時，該監(jiān)測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，啟動電源切換操作。
3.根據(jù)權利要求2所述的備用電源的切換方法，其特征在于所述對備用電源逐步增大其負載，直至其滿載運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，使之逐步增大其負載。
4.根據(jù)權利要求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，應調(diào)節(jié)其所包含的脈沖個數(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)權利要求2所述的備用電源的切換方法，其特征在于所述對備用電源逐步增大其負載，直至其滿載運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，使之逐步增大其負載。
6.根據(jù)權利要求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，應調(diào)節(jié)其所包含的脈沖個數(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)測電路，該監(jiān)測電路監(jiān)測主電源的電壓變化；其特征在于還包括有開關電路、可編程邏輯器件和控制電路，所述監(jiān)測電路的兩個輸出端分別連接至控制電路的一個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輸入端，所述控制電路的輸出端連接至所述開關電路的控制端，控制該開關電路的開啟導通；所述開關電路設置在備用電源的輸出端。
8.根據(jù)權利要求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)測電路，該監(jiān)測電路監(jiān)測主電源的電壓變化，其特征在于還包括有開關電路、脈沖發(fā)生裝置和控制電路，所述監(jiān)測電路的兩個輸出端分別連接至控制電路的一個輸入端和脈沖發(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輸入端，所述控制電路的輸出端連接至所述開關電路的控制端，控制該開關電路的開啟導通；所述開關電路設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中，由監(jiān)測電路監(jiān)測主電源電壓變化，一旦出現(xiàn)電壓異常告警而切換備用電源期間，對備用電源逐步增大負載，直至其滿載運行；具體措施是由監(jiān)測電路觸發(fā)可編程邏輯器件產(chǎn)生一脈沖串，在切換時間內(nèi)連續(xù)開閉備用電源的輸出電路，逐步增大其負載，以避免因電源突然切換承受較大負載，出現(xiàn)自適應時間長、供電電壓大幅下落現(xiàn)象和對電路產(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數(shù)、脈寬、幅度和占空比根據(jù)電源切換的實際需要進行調(diào)節(jié)。該方法有效避免目前純硬件控制切換過程中，備用電源突然切入后，負載變化大，對電路造成的不良影響，實現(xiàn)了低壓備用電源的平滑無縫的電源切換。
文檔編號H02J9/06GK1604425SQ03154458
公開日2005年4月6日 申請日期2003年9月29日 優(yōu)先權日2003年9月29日
發(fā)明者楊宏, 侯新強 申請人:華為技術有限公司