專利名稱：電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源，用于通過提升電池所產(chǎn)生的電壓，由電池向伸出電源的電源線供電，從而向電源線提供具有升壓電壓的電力。
背景技術(shù)：
眾所周知，當(dāng)電源線工作時，即電源線的電壓保持在所需正常值時，將這樣一種電源與電源線電連接，這種電源通過提升電池所產(chǎn)生的電壓，由電池向伸出電源的電源線供電，從而向電源線提供具有升壓電壓的電力(electric power of boosted voltage)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供這樣一種電源，用于通過提升電池所產(chǎn)生的電壓，由電池向伸出電源的電源線供電，從而向電源線提供具有升壓電壓的電力，利用這種電源，即使當(dāng)電源與工作電源線電連接時，也能限制從電源線到電源的過量供電。
根據(jù)本發(fā)明，一種電源，用于通過提升電池所產(chǎn)生的電壓，由電池向伸出電源的電源線供電，從而向電源線提供具有升壓電壓的電力，包括一個主開關(guān)器件，可用來打開和關(guān)閉由電源向電源外部的供電；和一個升壓器，可用來提升電池所產(chǎn)生的電壓，以產(chǎn)生具有升壓電壓的電力，其中，當(dāng)所要提供給電源線的升壓電壓小于不比電源線的電壓小的目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件阻止由電源向電源線供電和由電源線向電源供電，而當(dāng)所要提供給電源線的升壓電壓不小于該目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件允許由電源向電源線供電。
由于，當(dāng)所要提供給電源線的升壓電壓小于不比電源線的電壓小的目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件阻止由電源向電源線供電和由電源線向電源供電，而當(dāng)所要提供給電源線的升壓電壓不小于該目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件允許由電源向電源線供電和阻止由電源線向電源供電，因此，即使當(dāng)電源與工作中的電源線電連接時，也能限制從電源線到電源的過量供電。
如果該電源還包括一個檢測器，可用來檢測電源與電源線之間是否形成了電通信以便允許由電源向電源線提供具有升壓電壓的電力，并且，當(dāng)電源與電源線之間形成了電通信時允許升壓器提升電池所產(chǎn)生的電壓以產(chǎn)生具有升壓電壓的電力，而當(dāng)電源與電源線之間沒有形成電通信時阻止升壓器提升電池所產(chǎn)生的電壓來產(chǎn)生具有升壓電壓的電力，這樣，升壓器在電源與電源線之間形成了電通信之后才開始提升電壓，那么，可以有效地維持電池和/或升壓器中所充的電。升壓器可包括一個電容器，用于儲存要提供給電源線的具有升壓電壓的電力。如果，在電源與電源線之間沒有形成電通信的情況和所要提供給電源線的升壓電壓小于目標(biāo)電壓的情況中的至少一種情況下，主開關(guān)器件阻止由電源向電源外部(例如電源外的人體或電接地構(gòu)件)供電和由電源線向電源供電，而當(dāng)電源與電源線之間形成了電通信并且所要提供給電源線的升壓電壓不小于目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件允許電源向電源線供電和阻止電源線向電源供電，那么，可以有效地維持電池和/或升壓器中所充的電，而且即使當(dāng)電源與工作中的電源線電連接時，也能限制從電源線到電源的過量供電。
目標(biāo)電壓最好大于電源線的電壓。該電源還可以包括一個副開關(guān)器件，可用來打開和關(guān)閉由電源線向電源的供電；和一個降壓電路，可用來降低由電源線向要對電池充電的電源的供電電壓，并且，當(dāng)副開關(guān)器件允許電源線向電源供電和阻止升壓器提升電壓時，降壓電路降低由電源線向電源的供電電壓。
如果主開關(guān)器件包括一個二極管，可用來阻止由電源線向電源供電和允許由電源向電源線供電，那么，為了便于將升壓電壓保持在適當(dāng)?shù)某潭?，最好根?jù)對二極管允許由電源向電源線供電的檢測，停止升壓器的升壓操作。當(dāng)使升壓電壓保持在包括適合于電源電壓的目標(biāo)電壓的范圍內(nèi)時，為了便于將目標(biāo)電壓設(shè)定在適當(dāng)?shù)某潭?，最好?dāng)二極管允許由電源向電源線供電時，使升壓電壓等于目標(biāo)電壓。
檢測器可以檢測電源與電源線之間的電通信的機(jī)械連接和/或當(dāng)電源與電源線電連接時操作人員所操作的連接器開關(guān)的人工操作。
為了便于控制升壓器將升壓電壓保持在適當(dāng)?shù)某潭?，最好根?jù)升壓電壓小于目標(biāo)電壓，和/或根據(jù)對二極管阻止由電源向電源線供電的檢測，升壓器提高升壓電壓的值。
為了將升壓電壓保持在適當(dāng)?shù)某潭?，最好?dāng)主開關(guān)器件允許由電源向電源線供電時，升壓器提升電池所產(chǎn)生的電壓以產(chǎn)生具有升壓電壓的電力。為了限制升壓電壓過分增大，最好根據(jù)對二極管允許由電源向電源線供電的檢測，阻止升壓器提高升壓電壓的值。最好當(dāng)升壓電壓大于目標(biāo)電壓時，阻止升壓器提高升壓電壓的值。
為了有效地維持電池和/或升壓器中所充的電，最好當(dāng)電源與電源線之間沒有形成電通信時，阻止升壓器提高升壓電壓的值。
為了便于設(shè)定適合于電源線的目標(biāo)電壓，最好將目標(biāo)電壓設(shè)定為升壓電壓的這樣一個電壓值，升壓電壓的這一電壓值能使二極管允許由升壓器向電源線供電。如果控制升壓器的升壓操作使升壓電壓保持在一個包括目標(biāo)電壓的電壓的范圍內(nèi)，那么，可以將升壓電壓保持在適合于電源線的電壓的范圍內(nèi)，最好大于電源線的電壓。


圖1是表示與伸出電源的電源線連接的本發(fā)明的一個電源的示意圖。
圖2是用于根據(jù)電源與電源線的連接來控制該電源的流程圖。
圖3是表示用于檢測電源與電源線之間是否形成了電通信的檢測器的示意圖。
圖4是表示與伸出電源的電源線連接的本發(fā)明的另一電源的示意圖。
圖5是用于根據(jù)電源與電源線的連接來控制該另一電源的流程圖。
具體實施例方式
一種用于服務(wù)器計算機(jī)2的電源線11a、11b的后備系統(tǒng)10，它與內(nèi)含AC/DC變換器11、DC/DC變換器12和所謂ATX連接器13的電源塊1中的電源線11a、11b電連接，并且包括有多個電源3和4，這些電源3和4通過各自的連接器5和6以及一對公用電源線7和公用電地線8相互并聯(lián)地與電源線11a、11b電連接。電源線3和4之間的配合由控制線9來控制。AC/DC變換器11將200V交流電源變換到48V直流電源，而DC/DC變換器12產(chǎn)生要通過ATX連接器提供給服務(wù)器計算機(jī)2的12V直流電源、5V直流電源、3V直流電源、-12V直流電源和-5V直流電源。后備系統(tǒng)10可以將48V直流電源作為200V交流電源的后備電源提供給DC/DC變換器12。
由于連接器5和6具有相同的結(jié)構(gòu)而電源3和4也具有相同的結(jié)構(gòu)，因此，下面將只描述連接器5的結(jié)構(gòu)和電源3的操作。當(dāng)電源3與連接器5連接時，電源3的輸出+Vcc線30a通過連接器端子5a與公用電源線7電連接，電源3的電接地線30b通過連接器端子5b與公用電地線8電連接，電源3的操作控制線30c通過連接器端子5c與控制線9電連接，而連接檢測線30d和30e在連接器5中通過連接器端子5d和5e相互電連接，這樣，可以對電源3與電源線11a、11b之間形成電通信進(jìn)行檢測。
電源3可以包括一些串聯(lián)電連接的電池塊30，當(dāng)頻繁地打開和關(guān)閉晶體管Q2時，線圈32中所產(chǎn)生的逆程脈沖或反電動勢可以提升這些電池塊30的輸出電壓。具有升壓電壓的電力通過二極管D5儲存在電容器33中。控制器31根據(jù)電壓值檢測器電路31b所測量到的電容器33兩端的電壓來控制晶體管Q2的開關(guān)，使得，電容器33兩端的電壓基本上保持在直流48V，即，執(zhí)行穩(wěn)定升壓控制程序311b。
一個主開關(guān)器件和一個副開關(guān)器件以串聯(lián)方式電連接在電容器33與電源線11a之間，并由控制器31通過選通電路32a來控制。其中，主開關(guān)器件包括一個晶體管Q3和一個二極管D4，當(dāng)升壓電壓即電容器33兩端的電壓小于不比電源線直流48V的電壓小的目標(biāo)電壓時，阻止由電源3向電源線11a供電和由電源線11a向電源3供電，而當(dāng)升壓電壓即電容器33兩端的電壓不小于該目標(biāo)電壓時，允許由電源3向電源線11a供電；而副開關(guān)器件包括一個晶體管Q4和一個二極管D3，當(dāng)升壓電壓即電容器33兩端的電壓大于電源線直流48V的電壓時，阻止由電源線11a向電源3供電和由電源3向電源線11a供電，而當(dāng)升壓電壓即電容器33兩端的電壓小于該目標(biāo)電壓時，允許由電源線11a向電源3供電。該主開關(guān)器件和副開關(guān)器件構(gòu)成一個受充放電切換程序311c控制的充放電開關(guān)器件32。當(dāng)由電源線11a對電池塊30充電時，關(guān)閉晶體管Q3和打開晶體管Q4，而當(dāng)由電容器33向電源線11a放電時，打開晶體管Q3和關(guān)閉晶體管Q4?？刂破?1根據(jù)電流值檢測器電路31c所測量到的通過電阻Rs的電流方向，決定電池充電操作與電容器放電操作之間的切換。
根據(jù)對電源3與工作電源線11a、11b之間形成電通信的檢測，執(zhí)行用于準(zhǔn)備由電容器33進(jìn)行放電的工作線路連接控制程序311a，如圖2中所示。首先，在步驟101中，關(guān)閉晶體管Q1、Q3和Q4。在電源3與工作電源線11a、11b之間形成電通信之前，可以在步驟101中關(guān)閉晶體管Q1、Q3和Q4。在電源3和4中的一個電源與工作電源線11a、11b電連接之前，電源3和4中的另一個電源可以使電源3和4中的該另一個電源為工作電源線11a、11b供電。然后，在步驟102中，按預(yù)定頻率打開和關(guān)閉晶體管Q2，以便在線圈32中產(chǎn)生逆程脈沖或反電動勢，從而通過二極管D5對電容器33充電，也就是說，提高升壓電壓即電容器33兩端的電壓，直到電壓值檢測器電路31b所測量到的電容器33兩端的電壓不小于直流50V的目標(biāo)電壓為止。如果在步驟104中，電壓值檢測器電路31b在步驟103中所測量到的電容器33兩端的電壓不小于直流50V的目標(biāo)電壓，那么，在步驟105中，執(zhí)行穩(wěn)定升壓控制程序311b，以將電容器33兩端的電壓保持在不小于直流48V的預(yù)定小范圍內(nèi)，例如包括直流50V的預(yù)定小范圍內(nèi)。在這種情況下，由于電容器33兩端的電壓不小于直流50V，因此，不用執(zhí)行通過開關(guān)晶體管Q2的升壓操作。當(dāng)電容器33兩端的電壓小于直流48V時，由穩(wěn)定升壓控制程序311b來重新啟動通過開關(guān)晶體管Q2的升壓操作。如果在步驟104中，電壓值檢測器電路31b在步驟103中所測量到的電容器33兩端的電壓小于直流50V的目標(biāo)電壓，那么，繼續(xù)進(jìn)行通過開關(guān)晶體管Q2的升壓操作，以便提高升壓電壓即電容器33兩端的電壓。
如果在步驟105中執(zhí)行穩(wěn)定升壓控制程序311b，以將電容器33兩端的電壓保持在不小于直流48V的預(yù)定小范圍內(nèi)，那么，在步驟106中，打開晶體管Q3和關(guān)閉晶體管Q1和Q4，以便從電容器用具有升壓電壓的電力向電源線11a放電。如果電容器33兩端的電壓小于直流48V，那么，穩(wěn)定升壓控制程序311b重新啟動通過開關(guān)晶體管Q2的升壓操作以提高升壓電壓，并當(dāng)電容器33兩端的電壓大于預(yù)定小范圍時停止升壓操作。
當(dāng)通過降壓充電控制程序311d對電池塊30充電時，關(guān)閉晶體管Q3，打開晶體管Q4，并調(diào)節(jié)晶體管Q1的選通電壓以改變其阻抗，這樣，就能可靠地對電池塊30充電。
如圖3中所示，當(dāng)電源3或4連接到即機(jī)械連接到連接器5或6以便在電源3與工作電源線11a、11b之間形成電通信，使得行程開關(guān)14的活動按鈕14a被連接器5或6的凹進(jìn)處15觸壓到時，所操作的行程開關(guān)14可以檢測到在電源3與工作電源線11a、11b之間形成了電通信。當(dāng)電源3或4連接到即機(jī)械連接到連接器5或6以便在電源3與工作電源線11a、11b之間形成電通信，并且行程開關(guān)14的活動按鈕14b被操作人員觸壓時，所操作的行程開關(guān)14可以檢測到在電源3與工作電源線11a、11b之間形成了電通信。
控制器31包括一個MPU310，用于處理從操作控制線30c、電壓值檢測器電路31b、電流值檢測器電路31c和連接檢測線30d和30e所得到的信息，和將指令信息輸出給電壓值檢測器電路31b、電流值檢測器電路31c、選通電路32a和晶體管Q2；一個存儲器311，其中存儲有程序311a-d；一個A/D轉(zhuǎn)換器312，通過它將來自電壓值檢測器電路31b和電流值檢測器電路31c的信號輸入到MPU310；和一個接口總線313，通過它將這些信息、指令信號和程序311a-d送出和送入MPU310。
在如圖4中所示的電源3的另一種實施方式中， 目標(biāo)電壓不是固定的，而可以隨著電源線11a、11b之間的電壓值而變，也就是說，該目標(biāo)電壓是電容器33兩端的一個電壓值，電容器33可利用該電壓值通過二極管D4向電源線11a、11b供電。因此，在這一實施方式中，即使當(dāng)執(zhí)行通過頻繁地打開和關(guān)閉晶體管Q2的升壓操作來提高升壓電壓即電容器33兩端的電壓時，也能打開晶體管Q3以使電容器33能通過二極管D4向電源線11a、11b供電。電流值檢測器電路通過測量二極管D4兩端的電壓可以檢測出電容器33是否通過二極管D4向電源線11a、11b供電。
根據(jù)對電源3與工作電源線11a、11b之間形成電通信的檢測，執(zhí)行用于準(zhǔn)備由電容器33進(jìn)行放電的工作線路連接控制程序311a，如圖5中所示。首先，在步驟201中，關(guān)閉晶體管Q1和Q4和打開晶體管Q3。在電源3與工作電源線11a、11b之間形成電通信之前，可以關(guān)閉晶體管Q1、Q3和Q4。在電源3和4中的一個電源與工作電源線11a、11b電連接之前，電源3和4中的另一個電源可以使電源3和4中的該另一個電源為工作電源線11a、11b供電。然后，在步驟202中，按預(yù)定頻率打開和關(guān)閉晶體管Q2，以便在線圈32中產(chǎn)生逆程脈沖或反電動勢，從而通過二極管D5對電容器33進(jìn)行充電，也就是說，提高升壓電壓即電容器33兩端的電壓，直到升壓電壓提高到能使二極管D4允許電容器33為電源線30a供電為止。如果在步驟203中檢測到升壓電壓已提高到能使二極管D4允許電容器33為電源線30a供電，那么，在步驟204中，停止頻繁打開和關(guān)閉晶體管Q2即升壓操作，在步驟205中，將停止打開和關(guān)閉晶體管Q2時所測量到的電容器33兩端的電壓作為目標(biāo)電壓被記錄，然后，在步驟206中，執(zhí)行穩(wěn)定升壓控制程序311b，以將電容器33兩端的電壓保持在包括該目標(biāo)電壓的小范圍內(nèi)。在這種情況下，由于電容器33兩端的電壓不小于目標(biāo)電壓，因此，不用執(zhí)行通過開關(guān)晶體管Q2的升壓操作。當(dāng)電容器33兩端的電壓小于這一小范圍時，由穩(wěn)定升壓控制程序311b來重新啟動通過開關(guān)晶體管Q2的升壓操作，而當(dāng)電容器33兩端的電壓大于這一小范圍時，停止升壓操作。如果在步驟203中升壓電壓還未提高到能使二極管D4允許電容器33為電源線30a供電，那么，繼續(xù)進(jìn)行通過開關(guān)晶體管Q2的升壓操作，以便提高升壓電壓即電容器33兩端的電壓。
如果在步驟206中執(zhí)行穩(wěn)定升壓控制程序311b，以將電容器33兩端的電壓保持在包括目標(biāo)電壓的小范圍內(nèi)，那么，在步驟207中，打開晶體管Q3和關(guān)閉晶體管Q1和Q4，以便由電容器用具有升壓電壓的電力向電源線11a放電。如果升壓電壓還不能使二極管D4允許電容器33為電源線30a供電，那么，穩(wěn)定升壓控制程序311b重新啟動通過開關(guān)晶體管Q2的升壓操作以便提高升壓電壓。
用于提升或提高電容器33兩端的電壓的打開和關(guān)閉晶體管Q2的操作是可以被控制的，控制時無需測量和/或記錄升壓電壓和/或用于將電容器33兩端的電壓保持在小范圍內(nèi)的穩(wěn)定升壓控制程序311b，只要根據(jù)電容器33是否通過二極管D4為電源線11a、11b供電，也就是說，當(dāng)二極管D4阻止電容器33為電源線11a、11b供電時，頻繁地打開和關(guān)閉晶體管Q2以便提高電容器33兩端的電壓，而當(dāng)二極管D4允許電容器33為電源線11a、11b供電時，阻止頻繁地打開和關(guān)閉晶體管Q2來提高電容器33兩端的電壓。
如果由于電池塊30由電源3外部來充電因而電池塊30不必由電源3來充電，那么，可以從電源3中除去包括晶體管Q4、二極管D3和晶體管Q1的副開關(guān)器件。
權(quán)利要求
1.一種電源，用于通過提升電池所產(chǎn)生的電壓，由電池向伸出電源的電源線供電，從而向電源線提供具有升壓電壓的電力，包括一個主開關(guān)器件，可用來打開和關(guān)閉由電源向電源外部的供電；和一個升壓器，可用來提升電池所產(chǎn)生的電壓，以產(chǎn)生具有升壓電壓的電力，其中，當(dāng)所要提供給電源線的升壓電壓小于不比電源線的電壓小的目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件阻止由電源向電源線供電和由電源線向電源供電，而當(dāng)所要提供給電源線的升壓電壓不小于該目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件允許由電源向電源線供電。
2.如權(quán)利要求1所述的電源，還包括一個檢測器，可用來檢測電源與電源線之間是否形成了電通信以便允許由電源向電源線提供具有升壓電壓的電力，其中，當(dāng)電源與電源線之間形成了電通信時允許升壓器提升電池所產(chǎn)生的電壓以產(chǎn)生具有升壓電壓的電力。
3.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，升壓器包括一個電容器，用于儲存要提供給電源線的具有升壓電壓的電力。
4.如權(quán)利要求1所述的電源，還包括一個檢測器，可用來檢測電源與電源線之間是否形成了電通信以便允許由電源向電源線提供具有升壓電壓的電力，其中，在電源與電源線之間沒有形成電通信的情況和所要提供給電源線的升壓電壓小于目標(biāo)電壓的情況中的至少一種情況下，主開關(guān)器件阻止由電源向電源外部供電和由電源線向電源供電，而當(dāng)電源與電源線之間形成了電通信并且所要提供給電源線的升壓電壓不小于目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件允許電源向電源線供電。
5.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，目標(biāo)電壓大于電源線的電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的電源，還包括一個副開關(guān)器件，可用來打開和關(guān)閉由電源線向電源的供電；和一個降壓電路，可用來降低由電源線向要對電池充電的電源的供電電壓，其中，當(dāng)副開關(guān)器件允許電源線向電源供電和阻止升壓器提升電壓時，降壓電路降低由電源線向電源的供電電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，主開關(guān)器件包括一個二極管，可用來阻止由電源線向電源供電和允許由電源向電源線供電，并且，根據(jù)對二極管允許由電源向電源線供電的檢測，停止升壓器的升壓操作。
8.如權(quán)利要求7所述的電源，其中，當(dāng)二極管允許由電源向電源線供電時，升壓電壓等于目標(biāo)電壓。
9.如權(quán)利要求2所述的電源，其中，檢測器可用來檢測電源與電源線之間的電通信的機(jī)械連接。
10.如權(quán)利要求2所述的電源，其中，檢測器可用來檢測電源與電源線電連接時操作人員所操作的連接器開關(guān)的人工操作。
11.如權(quán)利要求4所述的電源，其中，檢測器可用來檢測電源與電源線之間的電通信的機(jī)械連接。
12.如權(quán)利要求4所述的電源，其中，檢測器可用來檢測電源與電源線電連接時操作人員所操作的連接器開關(guān)的人工操作。
13.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，升壓器可用來根據(jù)升壓電壓小于目標(biāo)電壓的檢測，提高升壓電壓的值。
14.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，主開關(guān)器件包括一個二極管，可用來阻止由電源線向電源供電和允許由電源向電源線供電，并且根據(jù)檢測到阻止二極管允許由電源向電源線供電，升壓器可用來提高升壓電壓的值。
15.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，當(dāng)主開關(guān)器件允許由電源向電源線供電時，允許升壓器提升電池所產(chǎn)生的電壓以產(chǎn)生具有升壓電壓的電力。
16.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，主開關(guān)器件包括一個二極管，可用來阻止由電源線向電源供電和允許由電源向電源線供電，并且，根據(jù)對二極管允許由電源向電源線供電的檢測，阻止升壓器提高升壓電壓的值。
17.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，當(dāng)升壓電壓大于目標(biāo)電壓時，阻止升壓器提高升壓電壓的值。
18.如權(quán)利要求1所述的電源，還包括一個檢測器，可用來檢測電源與電源線之間是否形成了電通信以便允許由電源向電源線提供具有升壓電壓的電力，其中，當(dāng)電源與電源線之間沒有形成電通信時，阻止升壓器提高升壓電壓的值。
19.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，主開關(guān)器件包括一個二極管，可用來阻止由電源線向電源供電和允許由電源向電源線供電，并且，將目標(biāo)電壓設(shè)定為升壓電壓的這樣一個電壓值，升壓電壓的這一電壓值能使二極管允許由升壓器向電源線供電。
20.如權(quán)利要求19所述的電源，其中，控制升壓器的升壓操作，使升壓電壓保持在一個包括目標(biāo)電壓的電壓的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種電源，用于通過提升電池所產(chǎn)生的電壓，由電池向電源線供電，從而向電源線提供具有升壓電壓的電力，在這種電源中，當(dāng)所要提供給電源線的升壓電壓小于不比電源線的電壓小的目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件阻止由電源向電源線供電和由電源線向電源供電，而當(dāng)所要提供給電源線的升壓電壓不小于該目標(biāo)電壓時，主開關(guān)器件允許由電源向電源線供電。
文檔編號H02J7/00GK1409454SQ0214352
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月27日
發(fā)明者內(nèi)田丈 申請人:日立馬庫塞魯株式會社