一種電源管理裝置及其能量回收方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電源管理裝置及其能量回收方法。該裝置包括第一控制器、第一電流檢測模塊、第一電壓檢測模塊、電源E1、電感L1、電容C1、開關(guān)管S1和開關(guān)管S2，電源E1正極與開關(guān)管S1一端電連接，開關(guān)管S1另一端與開關(guān)管S2一端、電感L1一端和第一電流檢測模塊電連接，電感L1另一端與第一電壓檢測模塊、電容C1一端和負(fù)載正極電連接，電源E1負(fù)極、開關(guān)管S2另一端、電容C1另一端和負(fù)載負(fù)極都接地，第一控制器分別與開關(guān)管S1、開關(guān)管S2、第一電流檢測模塊、第一電壓檢測模塊和負(fù)載電連接。本發(fā)明能夠?qū)㈦娫催M(jìn)行DC·DC轉(zhuǎn)換后給負(fù)載供電，在不供電時能夠回收電容上存儲的電量，防止漏電，節(jié)約能源。
【專利說明】
一種電源管理裝置及其能量回收方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電源管理裝置及其能量回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些低功耗應(yīng)用場合，電子設(shè)備工作頻率很低。在待機過程中，存在漏電，某些場合，漏掉的能量與相應(yīng)的正常工作能量可比擬。這需要電源模塊停止對負(fù)載供電，但是在電源模塊的去耦電容、輸出端寄生電容或電路內(nèi)部寄生電容等電容上存儲的電量也會出現(xiàn)漏電。如buck電路和boost電路，它們能將電源進(jìn)行DC-DC變換給負(fù)載供電，但是停止供電時，它們的電容上存儲有電量，可能會出現(xiàn)漏電。為了進(jìn)一步節(jié)能，有必要設(shè)計一種能把電源模塊的電容上的能量回收到供電端的電源管理裝置。
[0003]中國專利公開號CN103337956，【公開日】2013年10月2日，發(fā)明的名稱為雙向Buck變換器，該申請案公開了一種雙向Buck變換器，它包括正向BUCK變換器和負(fù)向BUCK變換器；所述正向BUCK變換器和所述負(fù)向BUCK變換器反向串聯(lián)；所述正向BUCK變換器和所述負(fù)向BUCK變換器共用相同電感L。其不足之處是，該雙向Buck變換器在不工作時，不能將電容上的電量回收到供電端，可能會出現(xiàn)漏電，浪費能量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電源管理裝置在不供電時不能回收電容上存儲的電量，可能會出現(xiàn)漏電的技術(shù)問題，提供了一種電源管理裝置及其能量回收方法，其能夠?qū)㈦娫催M(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換后給負(fù)載供電，在不供電時能夠回收電容上存儲的電量，防止漏電，節(jié)約能源。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0006]本發(fā)明的一種電源管理裝置，包括第一控制器、第一電流檢測模塊、第一電壓檢測模塊、電源E1、電感L1、電容Cl、開關(guān)管SI和開關(guān)管S2，所述電源El的正極與開關(guān)管SI的第一導(dǎo)通端電連接，開關(guān)管SI的第二導(dǎo)通端與開關(guān)管S2的第一導(dǎo)通端、電感LI的第一導(dǎo)通端和第一電流檢測模塊的檢測端電連接，電感LI的第二導(dǎo)通端與第一電壓檢測模塊的檢測端、電容Cl 一端和負(fù)載正極電連接，所述電源El的負(fù)極、開關(guān)管S2的第二導(dǎo)通端、電容Cl另一端和負(fù)載負(fù)極都接地，所述第一控制器分別與開關(guān)管SI的控制端、開關(guān)管S2的控制端、第一電流檢測模塊的數(shù)據(jù)輸出端、第一電壓檢測模塊的數(shù)據(jù)輸出端和負(fù)載的控制端電連接。
[0007]在本技術(shù)方案中，電源管理裝置給負(fù)載供電時，第一控制器、電源E1、電感L1、電容Cl、開關(guān)管SI和開關(guān)管S2組成同步整流BUCK降壓型DC-DC的拓?fù)潆娐?。第一控制器控制開關(guān)管SI與開關(guān)管S2非交疊地導(dǎo)通，實現(xiàn)傳統(tǒng)的同步整流BUCK降壓型DC-DC拓?fù)潆娐返墓δ?，第一控制器調(diào)節(jié)輸出控制信號的占空比，從而控制輸出到負(fù)載的電壓VDDI穩(wěn)定在某一設(shè)定值上。
[0008]負(fù)載不工作時，第一控制器控制負(fù)載斷電，電源管理裝置停止給負(fù)載供電，并進(jìn)行能量回收工作。能量回收工作包括Tl階段和T2階段。
[0009]Tl階段:第一控制器控制開關(guān)管S2導(dǎo)通，控制開關(guān)管SI斷開，電容Cl經(jīng)電感LI及開關(guān)管S2對地形成通路，電容Cl對電感LI充電，在這充電過程中，電容Cl上的電壓VDDl下降，電容Cl上的能量部分轉(zhuǎn)移到電感LI中，第一電流檢測模塊檢測電感LI中的電流。當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ipl時，第一控制器控制開關(guān)管S2斷開，Tl階段結(jié)束，進(jìn)入T2階段；
[0010]T2階段:開關(guān)管S2斷開后，第一控制器控制開關(guān)管SI導(dǎo)通，電容Cl經(jīng)電感LI及開關(guān)管SI對電源El形成通路，電感LI和電容Cl對電源El充電，電感LI中的電流減小，第一電流檢測模塊檢測電感LI中的電流，當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊檢測的電流值等于O時，T2階段結(jié)束，重新進(jìn)入Tl階段。在T2階段，電容Cl上的電壓也降低，電容Cl上的能量也部分轉(zhuǎn)移到電源El。
[0011]循環(huán)執(zhí)行Tl階段和T2階段，直到第一電壓檢測模塊檢測到電容Cl上的電壓降低到O且第一電流檢測模塊檢測到電感LI中的電流也為O為止，此時第一控制器控制開關(guān)管SI和開關(guān)管S2都斷開，整個能量回收過程結(jié)束。
[0012]作為優(yōu)選，所述一種電源管理裝置還包括開關(guān)管S3和開關(guān)管S4，所述開關(guān)管S3的第一導(dǎo)通端與開關(guān)管S4的第一導(dǎo)通端和電感LI的第二導(dǎo)通端電連接，開關(guān)管S3的第二導(dǎo)通端與負(fù)載正極電連接，開關(guān)管S4的第二導(dǎo)通端接地，開關(guān)管S3的控制端和開關(guān)管S4的控制端分別與第一控制器電連接。
[0013]電源管理裝置給負(fù)載升壓供電時，第一控制器控制開關(guān)管SI恒導(dǎo)通，控制開關(guān)管S2恒斷開，此時，第一控制器、電源E1、電感L1、電容Cl、開關(guān)管S3和開關(guān)管S4組成同步整流BOOST升壓型DC-DC拓?fù)潆娐?。第一控制器控制開關(guān)管S3與開關(guān)管S4非交疊地導(dǎo)通，實現(xiàn)傳統(tǒng)的同步整流BOOST升壓型DC-DC拓?fù)潆娐返墓δ埽谝豢刂破髡{(diào)節(jié)輸出控制信號的占空比，從而控制輸出到負(fù)載的電壓VDD I穩(wěn)定在某一設(shè)定值上。
[0014]負(fù)載不工作時，第一控制器控制負(fù)載斷電，電源管理裝置停止給負(fù)載供電，并進(jìn)行能量回收工作。進(jìn)行能量回收工作時，第一控制器先控制開關(guān)管S3恒導(dǎo)通，控制開關(guān)管S4恒斷開，接著循環(huán)執(zhí)行Tl階段和T2階段，直到第一電壓檢測模塊檢測到電容Cl上的電壓降低到O且第一電流檢測模塊檢測到電感LI中的電流也為O為止，此時第一控制器控制開關(guān)管SI和開關(guān)管S2都斷開，整個能量回收過程結(jié)束。
[0015]本發(fā)明的一種電源管理裝置的能量回收方法，包括以下步驟:
[0016]當(dāng)負(fù)載不工作時，電源管理裝置供電結(jié)束，第一控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作，如果需要，則進(jìn)行能量回收工作，如果不需要，則不進(jìn)行能量回收工作，所述能量回收工作包括以下步驟:
[0017]N1:第一控制器控制開關(guān)管S2導(dǎo)通，控制開關(guān)管SI斷開，電容Cl對電感LI充電，第一電流檢測模塊檢測電感LI中的電流；
[0018]N2:當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ipl時，第一控制器控制開關(guān)管S2斷開，控制開關(guān)管SI導(dǎo)通，電感LI和電容Cl對電源El充電，第一電流檢測模塊檢測電感LI中的電流；
[0019]N3:當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊檢測的電流值等于O時，第一電壓檢測模塊檢測電容Cl上的電壓，如果電壓值大于0，則跳轉(zhuǎn)至步驟NI，否則，第一控制器控制開關(guān)管SI和開關(guān)管S2都斷開，能量回收結(jié)束。
[0020]可設(shè)定電源管理裝置每一次供電結(jié)束后都進(jìn)行能量回收工作，也可設(shè)定電源管理裝置間隔幾次供電結(jié)束后進(jìn)行一次能量回收工作。
[0021]作為優(yōu)選，所述第一控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作的方法包括以下步驟:
[0022]Hl:第一次供電結(jié)束，第一控制器判斷不需要進(jìn)行能量回收工作；
[0023]H2:第一控制器通過第一電壓檢測模塊檢測電容Cl上的電壓，監(jiān)測當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降；
[0024]H3:如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降大于設(shè)定值Vdropl，則判斷接下來的η次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，第η+1次供電結(jié)束到第η+2次供電開始之前不需要進(jìn)行能量回收工作，在第η+1次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟Η2，如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降小于等于設(shè)定值Vdropl，則判斷下一次供電結(jié)束不需要進(jìn)行能量回收工作，下一次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟H2。
[0025]作為優(yōu)選，所述壓降設(shè)定值Vdropl = (Q1+Q2)/Cl，Ql為進(jìn)行能量回收過程中電容Cl上能量回收到電源El過程損耗的能量，Q2為進(jìn)行供電過程中電源El對電容Cl充電到設(shè)定值時損耗的能量，Cl為電容Cl的容量。
[0026]本發(fā)明的一種電源管理裝置，包括第二控制器、第二電流檢測模塊、第二電壓檢測模塊、電源E2、電感L2、電容C2、開關(guān)管S5和開關(guān)管S6，所述電源E2的正極與開關(guān)管S5的第一導(dǎo)通端和第二電流檢測模塊的第一檢測端電連接，開關(guān)管S5的第二導(dǎo)通端與電感L2的第一導(dǎo)通端、第二電流檢測模塊的第二檢測端和開關(guān)管S6的第一導(dǎo)通端電連接，開關(guān)管S6的第二導(dǎo)通端與電容C2 —端、負(fù)載一端都接地，電容C2另一端與負(fù)載另一端、電感L2的第二導(dǎo)通端和電源E2的負(fù)極電連接，所述第二控制器分別與開關(guān)管S5的控制端、開關(guān)管S6的控制端、第二電流檢測模塊的數(shù)據(jù)輸出端、第二電壓檢測模塊的數(shù)據(jù)輸出端和負(fù)載的控制端電連接。
[0027]在本技術(shù)方案中，電源管理裝置給負(fù)載供電時，第二控制器、電源E2、電感L2、電容C2、開關(guān)管S5和開關(guān)管S6組成反向輸出同步整流BUCK-B00ST升降壓型DC-DC拓?fù)潆娐?。第二控制器控制開關(guān)管S5與開關(guān)管S6非交疊地導(dǎo)通，實現(xiàn)傳統(tǒng)的反向輸出同步整流BUCK-B00ST升降壓型DC-DC拓?fù)潆娐返墓δ堋?br>[0028]負(fù)載不工作時，第二控制器控制負(fù)載斷電，電源管理裝置停止給負(fù)載供電，并進(jìn)行能量回收工作。能量回收工作包括T3階段和T4階段。
[0029]T3階段:第二控制器控制開關(guān)管S6導(dǎo)通，控制開關(guān)管S5斷開，電容C2經(jīng)電感L2及開關(guān)管S6對地形成通路，電容C2對電感L2充電，在這充電過程中，電容C2上的電壓VDD2下降，電容C2上的能量部分轉(zhuǎn)移到電感L2中，第二電流檢測模塊檢測電感L2中的電流。當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ip2時，第二控制器控制開關(guān)管S6斷開，T3階段結(jié)束，進(jìn)入T4階段；
[0030]T4階段:開關(guān)管S6斷開后，第二控制器控制開關(guān)管S5導(dǎo)通，電感L2及開關(guān)管S5對電源E2形成通路，電感L2對電源E2充電，電感L2中的電流減小，第二電流檢測模塊檢測電感L2中的電流，當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊檢測的電流值等于O時，T4階段結(jié)束，重新進(jìn)入T3階段。
[0031]循環(huán)執(zhí)行T3階段和Τ4階段，直到第二電壓檢測模塊檢測到電容C2上的電壓降低到O且第二電流檢測模塊檢測到電感L2中的電流也為O為止，此時第二控制器控制開關(guān)管S5和開關(guān)管S6都斷開，整個能量回收過程結(jié)束。
[0032]本發(fā)明的一種電源管理裝置的能量回收方法，包括以下步驟:
[0033]當(dāng)負(fù)載不工作時，電源管理裝置供電結(jié)束，第二控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作，如果需要，則進(jìn)行能量回收工作，如果不需要，則不進(jìn)行能量回收工作，所述能量回收工作包括以下步驟:
[0034]Ml:第二控制器控制開關(guān)管S6導(dǎo)通，控制開關(guān)管S5斷開，電容C2對電感L2充電，第二電流檢測模塊檢測電感L2中的電流；
[0035]M2:當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ip2時，第二控制器控制開關(guān)管S6斷開，控制開關(guān)管S5導(dǎo)通，電感L2對電源Ε2充電，第二電流檢測模塊檢測電感L2中的電流；
[0036]M3:當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊檢測的電流值等于O時，第二電壓檢測模塊檢測電容C2上的電壓，如果電壓值大于0，則跳轉(zhuǎn)至步驟Μ1，否則，第二控制器控制開關(guān)管S5和開關(guān)管S6都斷開，能量回收結(jié)束。
[0037]可設(shè)定電源管理裝置每一次供電結(jié)束后都進(jìn)行能量回收工作，也可設(shè)定電源管理裝置間隔幾次供電結(jié)束后進(jìn)行一次能量回收工作。
[0038]作為優(yōu)選，所述第二控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作的方法包括以下步驟:
[0039]Fl:第一次供電結(jié)束，第二控制器判斷不需要進(jìn)行能量回收工作；
[0040]F2:第二控制器通過第二電壓檢測模塊檢測電容C2上的電壓，監(jiān)測當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降；
[0041]F3:如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降大于設(shè)定值Vdrop2,則判斷接下來的k次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，第k+Ι次供電結(jié)束到第k+2次供電開始之前不需要進(jìn)行能量回收工作，在第k+Ι次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟H2，如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降小于等于設(shè)定值Vdrop2，則判斷下一次供電結(jié)束不需要進(jìn)行能量回收工作，下一次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟F2。
[0042]作為優(yōu)選，所述壓降設(shè)定值Vdrop2 = (Q3+Q4)/C2，Q3為進(jìn)行能量回收過程中電容C2上能量回收到電源E2過程損耗的能量，Q4為進(jìn)行供電過程中電源E2對電容C2充電到設(shè)定值時損耗的能量，C2為電容C2的容量。
[0043]本發(fā)明的實質(zhì)性效果是:⑴能夠?qū)㈦娫催M(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換后給負(fù)載供電，在不供電時能夠回收電容上存儲的電量，防止漏電，節(jié)約能源。(2)與傳統(tǒng)buck電路、boost電路相比不額外增加大體積的儲能元件，成本低，體積小，高效。
【附圖說明】
[0044]圖1是本發(fā)明的一種電路原理圖；
[0045]圖2是本發(fā)明的一種控制信號時序圖；
[0046]圖3是本發(fā)明的一種電路原理圖；
[0047]圖4是本發(fā)明的一種電路原理圖；
[0048]圖5是本發(fā)明的一種控制信號時序圖。
[0049]圖中:1、第一控制器,2、第一電流檢測模塊,3、第一電壓檢測模塊,4、負(fù)載,5、第二控制器，6、第二電流檢測模塊，7、第二電壓檢測模塊。
【具體實施方式】
[0050]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0051]實施例1:本實施例的一種電源管理裝置，如圖1所示，包括第一控制器1、第一電流檢測模塊2、第一電壓檢測模塊3、電源E1、電感L1、電容Cl、開關(guān)管SI和開關(guān)管S2，電源El的正極與開關(guān)管SI的第一導(dǎo)通端電連接，開關(guān)管SI的第二導(dǎo)通端與開關(guān)管S2的第一導(dǎo)通端、電感LI的第一導(dǎo)通端和第一電流檢測模塊2的檢測端電連接，電感LI的第二導(dǎo)通端與第一電壓檢測模塊3的檢測端、電容Cl 一端和負(fù)載4正極電連接，電源El的負(fù)極、開關(guān)管S2的第二導(dǎo)通端、電容Cl另一端和負(fù)載4負(fù)極都接地，第一控制器I分別與開關(guān)管SI的控制端、開關(guān)管S2的控制端、第一電流檢測模塊2的數(shù)據(jù)輸出端、第一電壓檢測模塊3的數(shù)據(jù)輸出端和負(fù)載4的控制端電連接。
[0052]電源管理裝置給負(fù)載4供電時，第一控制器1、電源El、電感L1、電容Cl、開關(guān)管SI和開關(guān)管S2組成同步整流BUCK降壓型DC-DC的拓?fù)潆娐?。第一控制器I控制開關(guān)管SI與開關(guān)管S2非交疊地導(dǎo)通，實現(xiàn)傳統(tǒng)的同步整流BUCK降壓型DC-DC拓?fù)潆娐返墓δ埽谝豢刂破鱅調(diào)節(jié)輸出控制信號的占空比，從而控制輸出到負(fù)載4的電壓VDDl穩(wěn)定在某一設(shè)定值上。
[0053]負(fù)載4不工作時，第一控制器I控制負(fù)載4斷電，電源管理裝置停止給負(fù)載4供電，并進(jìn)行能量回收工作。能量回收工作包括Tl階段和T2階段，如圖2所示。
[0054]Tl階段:第一控制器I控制開關(guān)管S2導(dǎo)通，控制開關(guān)管SI斷開，電容Cl經(jīng)電感LI及開關(guān)管S2對地形成通路，電容Cl對電感LI充電，在這充電過程中，電容Cl上的電壓VDDl下降，電容Cl上的能量部分轉(zhuǎn)移到電感LI中，第一電流檢測模塊2檢測電感LI中的電流。當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊2檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ipl時，第一控制器I控制開關(guān)管S2斷開，Tl階段結(jié)束，進(jìn)入T2階段；
[0055]T2階段:開關(guān)管S2斷開后，第一控制器I控制開關(guān)管SI導(dǎo)通，電容Cl經(jīng)電感LI及開關(guān)管SI對電源El形成通路，電感LI和電容Cl對電源El充電，電感LI中的電流減小，第一電流檢測模塊2檢測電感LI中的電流，當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊2檢測的電流值等于O時，T2階段結(jié)束，重新進(jìn)入Tl階段。在T2階段，電容Cl上的電壓也降低，電容Cl上的能量也部分轉(zhuǎn)移到電源El。
[0056]循環(huán)執(zhí)行Tl階段和T2階段，直到第一電壓檢測模塊3檢測到電容Cl上的電壓降低到O且第一電流檢測模塊檢測到電感LI中的電流也為O為止，此時第一控制器I控制開關(guān)管SI和開關(guān)管S2都斷開，整個能量回收過程結(jié)束。
[0057]本實施例的一種電源管理裝置的能量回收方法，適用于上述的電源管理裝置，包括以下步驟:
[0058]當(dāng)負(fù)載不工作時，電源管理裝置供電結(jié)束，第一控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作，如果需要，則進(jìn)行能量回收工作，如果不需要，則不進(jìn)行能量回收工作，所述能量回收工作包括以下步驟:
[0059]N1:第一控制器控制開關(guān)管S2導(dǎo)通，控制開關(guān)管SI斷開，電容Cl對電感LI充電，第一電流檢測模塊檢測電感LI中的電流；
[0060]N2:當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ipl時，第一控制器控制開關(guān)管S2斷開，控制開關(guān)管SI導(dǎo)通，電感LI和電容Cl對電源El充電，第一電流檢測模塊檢測電感LI中的電流；
[0061]N3:當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊檢測的電流值等于O時，第一電壓檢測模塊檢測電容Cl上的電壓，如果電壓值大于0，則跳轉(zhuǎn)至步驟NI，否則，第一控制器控制開關(guān)管SI和開關(guān)管S2都斷開，能量回收結(jié)束。
[0062]第一控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作的方法包括以下步驟:
[0063]Hl:第一次供電結(jié)束，第一控制器判斷不需要進(jìn)行能量回收工作；
[0064]H2:第一控制器通過第一電壓檢測模塊檢測電容Cl上的電壓，監(jiān)測當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降；
[0065]H3:如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降大于設(shè)定值Vdropl，則判斷接下來的η次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，第η+1次供電結(jié)束到第η+2次供電開始之前不需要進(jìn)行能量回收工作，在第η+1次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟Η2，如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降小于等于設(shè)定值Vdropl，則判斷下一次供電結(jié)束不需要進(jìn)行能量回收工作，下一次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟H2。
[0066]電源管理裝置第一次給負(fù)載供電時，第一控制器通過第一電壓檢測模塊監(jiān)測第一次供電結(jié)束到第二次供電開始之前的電容Cl上的壓降，如果壓降大于設(shè)定值Vdropl，則接下來的η次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，在第η+1次供電結(jié)束重新開始監(jiān)測相鄰兩次供電之間電容Cl上的壓降，監(jiān)測的時候電源管理裝置不進(jìn)行能量回收工作；如果壓降小于等于設(shè)定值Vdropl，則下一次供電結(jié)束不需要進(jìn)行能量回收，監(jiān)測相鄰兩次供電之間電容Cl上的壓降的工作一直進(jìn)行下去，直到相鄰兩次供電之間電容Cl上的壓降大于設(shè)定值Vdropl，則接下來的η次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，在第η+1次供電結(jié)束重新開始監(jiān)測相鄰兩次供電之間電容Cl上的壓降。
[0067]壓降設(shè)定值Vdropl = (Q1+Q2)/Cl，Ql為進(jìn)行能量回收過程中電容Cl上能量回收到電源El過程損耗的能量，Q2為進(jìn)行供電過程中電源El對電容Cl充電到設(shè)定值時損耗的能量，Cl為電容Cl的容量。如果前一次供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降所對應(yīng)的電量大于一次能量回收過程中損耗的能量與接下來一次供電過程中損耗的能量之和，則進(jìn)行能量回收工作，否則表示電容Cl上漏掉的能量小于等于一次能量回收過程與接下來一次供電過程中損耗的能量之和，沒有必要進(jìn)行能量回收工作。
[0068]實施例2:本實施例的一種電源管理裝置，如圖3所示，還包括開關(guān)管S3和開關(guān)管S4，開關(guān)管S3的第一導(dǎo)通端與開關(guān)管S4的第一導(dǎo)通端和電感LI的第二導(dǎo)通端電連接，開關(guān)管S3的第二導(dǎo)通端與負(fù)載4正極電連接，開關(guān)管S4的第二導(dǎo)通端接地，開關(guān)管S3的控制端和開關(guān)管S4的控制端分別與第一控制器I電連接，其余結(jié)構(gòu)同實施例1。
[0069]電源管理裝置給負(fù)載升壓供電時，第一控制器I控制開關(guān)管SI恒導(dǎo)通，控制開關(guān)管S2恒斷開，此時，第一控制器1、電源El、電感L1、電容Cl、開關(guān)管S3和開關(guān)管S4組成同步整流BOOST升壓型DC-DC拓?fù)潆娐?。第一控制器控制開關(guān)管S3與開關(guān)管S4非交疊地導(dǎo)通，實現(xiàn)傳統(tǒng)的同步整流BOOST升壓型DC-DC拓?fù)潆娐返墓δ?，第一控制器I調(diào)節(jié)輸出控制信號的占空比，從而控制輸出到負(fù)載的電壓VDDl穩(wěn)定在某一設(shè)定值上。
[0070]第一控制器1、電源E1、電感L1、電容Cl、開關(guān)管S1、開關(guān)管S2、開關(guān)管S3和開關(guān)管S4還可組成同步整流同相輸出BUCK_Boost升降壓DC-DC的拓?fù)潆娐贰５谝豢刂破鱅控制開關(guān)管SI和開關(guān)管S4同相導(dǎo)通，控制開關(guān)管S2和開關(guān)管S3同相導(dǎo)通，開關(guān)管SI/開關(guān)管S4與開關(guān)管S2/開關(guān)管S3非交疊地開啟，實現(xiàn)傳統(tǒng)的同步整流同相輸出BUCK_Boost升降壓D⑶C拓?fù)潆娐返墓δ堋?br>[0071]負(fù)載不工作時，第一控制I器控制負(fù)載4斷電，電源管理裝置停止給負(fù)載供電，并進(jìn)行能量回收工作。進(jìn)行能量回收工作時，第一控制器I先控制開關(guān)管S3恒導(dǎo)通，控制開關(guān)管S4恒斷開，接著循環(huán)執(zhí)行Tl階段和T2階段，直到第一電壓檢測模塊檢測到電容Cl上的電壓降低到O且第一電流檢測模塊檢測到電感LI中的電流也為O為止，此時第一控制器控制開關(guān)管SI和開關(guān)管S2都斷開，整個能量回收過程結(jié)束。
[0072]實施例3:本實施例的一種電源管理裝置，如圖4所示，包括第二控制器5、第二電流檢測模塊6、第二電壓檢測模塊7、電源E2、電感L2、電容C2、開關(guān)管S5和開關(guān)管S6，電源E2的正極與開關(guān)管S5的第一導(dǎo)通端和第二電流檢測模塊6的第一檢測端電連接，開關(guān)管S5的第二導(dǎo)通端與電感L2的第一導(dǎo)通端、第二電流檢測模塊6的第二檢測端和開關(guān)管S6的第一導(dǎo)通端電連接，開關(guān)管S6的第二導(dǎo)通端與電容C2 —端、負(fù)載一端都接地，電容C2另一端與負(fù)載另一端、電感L2的第二導(dǎo)通端和電源E2的負(fù)極電連接，第二控制器5分別與開關(guān)管S5的控制端、開關(guān)管S6的控制端、第二電流檢測模塊6的數(shù)據(jù)輸出端、第二電壓檢測模塊7的數(shù)據(jù)輸出端和負(fù)載4的控制端電連接。
[0073]電源管理裝置給負(fù)載供電時，第二控制器5、電源E2、電感L2、電容C2、開關(guān)管S5和開關(guān)管S6組成反向輸出同步整流BUCK-B00ST升降壓型DC-DC拓?fù)潆娐?。第二控制?控制開關(guān)管S5與開關(guān)管S6非交疊地導(dǎo)通，實現(xiàn)傳統(tǒng)的反向輸出同步整流BUCK-B00ST升降壓型DC-DC拓?fù)潆娐返墓δ堋?br>[0074]負(fù)載4不工作時，第二控制器5控制負(fù)載4斷電，電源管理裝置停止給負(fù)載4供電，并進(jìn)行能量回收工作。能量回收工作包括T3階段和T4階段，如圖5所示。
[0075]T3階段:第二控制器5控制開關(guān)管S6導(dǎo)通，控制開關(guān)管S5斷開，電容C2經(jīng)電感L2及開關(guān)管S6對地形成通路，電容C2對電感L2充電，在這充電過程中，電容C2上的電壓VDD2下降，電容C2上的能量部分轉(zhuǎn)移到電感L2中，第二電流檢測模塊6檢測電感L2中的電流。當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊6檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ip2時，第二控制器5控制開關(guān)管S6斷開，T3階段結(jié)束，進(jìn)入T4階段；
[0076]T4階段:開關(guān)管S6斷開后，第二控制器5控制開關(guān)管S5導(dǎo)通，電感L2及開關(guān)管S5對電源E2形成通路，電感L2對電源E2充電，電感L2中的電流減小，第二電流檢測模塊6檢測電感L2中的電流，當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊6檢測的電流值等于O時，T4階段結(jié)束，重新進(jìn)入T3階段。
[0077]循環(huán)執(zhí)行T3階段和T4階段，直到第二電壓檢測模塊7檢測到電容C2上的電壓降低到O且第二電流檢測模塊6檢測到電感L2中的電流也為O為止，此時第二控制器5控制開關(guān)管S5和開關(guān)管S6都斷開，整個能量回收過程結(jié)束。
[0078]本實施例的一種電源管理裝置的能量回收方法，適用于上述的電源管理裝置，包括以下步驟:
[0079]當(dāng)負(fù)載不工作時，電源管理裝置供電結(jié)束，第二控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作，如果需要，則進(jìn)行能量回收工作，如果不需要，則不進(jìn)行能量回收工作，所述能量回收工作包括以下步驟:
[0080]Ml:第二控制器控制開關(guān)管S6導(dǎo)通，控制開關(guān)管S5斷開，電容C2對電感L2充電，第二電流檢測模塊檢測電感L2中的電流；
[0081]M2:當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ip2時，第二控制器控制開關(guān)管S6斷開，控制開關(guān)管S5導(dǎo)通，電感L2對電源E2充電，第二電流檢測模塊檢測電感L2中的電流；
[0082]M3:當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊檢測的電流值等于O時，第二電壓檢測模塊檢測電容C2上的電壓，如果電壓值大于0，則跳轉(zhuǎn)至步驟M1，否則，第二控制器控制開關(guān)管S5和開關(guān)管S6都斷開，能量回收結(jié)束。
[0083]第二控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作的方法包括以下步驟:
[0084]Fl:第一次供電結(jié)束，第二控制器判斷不需要進(jìn)行能量回收工作；
[0085]F2:第二控制器通過第二電壓檢測模塊檢測電容C2上的電壓，監(jiān)測當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降；
[0086]F3:如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降大于設(shè)定值Vdrop2,則判斷接下來的k次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，第k+Ι次供電結(jié)束到第k+2次供電開始之前不需要進(jìn)行能量回收工作，在第k+Ι次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟H2，如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降小于等于設(shè)定值Vdrop2，則判斷下一次供電結(jié)束不需要進(jìn)行能量回收工作，下一次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟F2。
[0087]電源管理裝置第一次給負(fù)載供電時，第二控制器通過第二電壓檢測模塊監(jiān)測第一次供電結(jié)束到第二次供電開始之前的電容C2上的壓降，如果壓降大于設(shè)定值Vdrop2，則接下來的k次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，在第k+Ι次供電結(jié)束重新開始監(jiān)測相鄰兩次供電之間電容C2上的壓降，監(jiān)測的時候電源管理裝置不進(jìn)行能量回收工作；如果壓降小于等于設(shè)定值Vdrop2，則下一次供電結(jié)束不需要進(jìn)行能量回收，監(jiān)測相鄰兩次供電之間電容C2上的壓降的工作一直進(jìn)行下去，直到相鄰兩次供電之間電容C2上的壓降大于設(shè)定值Vdrop2，則接下來的k次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，在第k+Ι次供電結(jié)束重新開始監(jiān)測相鄰兩次供電之間電容C2上的壓降。
[0088]壓降設(shè)定值Vdrop2 = (Q3+Q4) /C2，Q3為進(jìn)行能量回收過程中電容C2上能量回收到電源E2過程損耗的能量，Q4為進(jìn)行供電過程中電源E2對電容C2充電到設(shè)定值時損耗的能量，C2為電容C2的容量。如果前一次供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降所對應(yīng)的電量大于一次能量回收過程中損耗的能量與接下來一次供電過程中損耗的能量之和，則進(jìn)行能量回收工作，否則表示電容C2上漏掉的能量小于等于一次能量回收過程與接下來一次供電過程中損耗的能量之和，沒有必要進(jìn)行能量回收工作。
【主權(quán)項】
1.一種電源管理裝置,其特征在于:包括第一控制器(I)、第一電流檢測模塊(2)、第一電壓檢測模塊⑶、電源E1、電感L1、電容Cl、開關(guān)管SI和開關(guān)管S2，所述電源El的正極與開關(guān)管SI的第一導(dǎo)通端電連接，開關(guān)管SI的第二導(dǎo)通端與開關(guān)管S2的第一導(dǎo)通端、電感LI的第一導(dǎo)通端和第一電流檢測模塊(2)的檢測端電連接，電感LI的第二導(dǎo)通端與第一電壓檢測模塊⑶的檢測端、電容Cl 一端和負(fù)載⑷正極電連接，所述電源El的負(fù)極、開關(guān)管S2的第二導(dǎo)通端、電容Cl另一端和負(fù)載(4)負(fù)極都接地，所述第一控制器(I)分別與開關(guān)管SI的控制端、開關(guān)管S2的控制端、第一電流檢測模塊(2)的數(shù)據(jù)輸出端、第一電壓檢測模塊(3)的數(shù)據(jù)輸出端和負(fù)載(4)的控制端電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電源管理裝置，其特征在于:還包括開關(guān)管S3和開關(guān)管S4，所述開關(guān)管S3的第一導(dǎo)通端與開關(guān)管S4的第一導(dǎo)通端和電感LI的第二導(dǎo)通端電連接，開關(guān)管S3的第二導(dǎo)通端與負(fù)載(4)正極電連接，開關(guān)管S4的第二導(dǎo)通端接地，開關(guān)管S3的控制端和開關(guān)管S4的控制端分別與第一控制器(I)電連接。3.一種電源管理裝置的能量回收方法，適用于權(quán)利要求1所述的一種電源管理裝置，其特征在于，包括以下步驟: 當(dāng)負(fù)載不工作時，電源管理裝置供電結(jié)束，第一控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作，如果需要，則進(jìn)行能量回收工作，如果不需要，則不進(jìn)行能量回收工作，所述能量回收工作包括以下步驟: N1:第一控制器控制開關(guān)管S2導(dǎo)通,控制開關(guān)管SI斷開，電容Cl對電感LI充電,第一電流檢測模塊檢測電感LI中的電流； N2:當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ipl時，第一控制器控制開關(guān)管S2斷開，控制開關(guān)管SI導(dǎo)通，電感LI和電容Cl對電源El充電，第一電流檢測模塊檢測電感LI中的電流； N3:當(dāng)?shù)谝浑娏鳈z測模塊檢測的電流值等于O時，第一電壓檢測模塊檢測電容Cl上的電壓，如果電壓值大于O，則跳轉(zhuǎn)至步驟NI，否則，第一控制器控制開關(guān)管SI和開關(guān)管S2都斷開，能量回收結(jié)束。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電源管理裝置的能量回收方法，其特征在于:所述第一控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作的方法包括以下步驟: Hl:第一次供電結(jié)束，第一控制器判斷不需要進(jìn)行能量回收工作； H2:第一控制器通過第一電壓檢測模塊檢測電容Cl上的電壓，監(jiān)測當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降； H3:如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降大于設(shè)定值Vdropl，則判斷接下來的η次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，第η+1次供電結(jié)束到第η+2次供電開始之前不需要進(jìn)行能量回收工作，在第η+1次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟Η2，如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容Cl上的壓降小于等于設(shè)定值Vdropl，則判斷下一次供電結(jié)束不需要進(jìn)行能量回收工作，下一次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟H2。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電源管理裝置的能量回收方法，其特征在于:所述壓降設(shè)定值Vdropl = (Q1+Q2)/C1，Ql為進(jìn)行能量回收過程中電容Cl上能量回收到電源El過程損耗的能量，Q2為進(jìn)行供電過程中電源El對電容Cl充電到設(shè)定值時損耗的能量，Cl為電容Cl的容量。6.一種電源管理裝置，其特征在于:包括第二控制器(5)、第二電流檢測模塊￠)、第二電壓檢測模塊(7)、電源E2、電感L2、電容C2、開關(guān)管S5和開關(guān)管S6，所述電源E2的正極與開關(guān)管S5的第一導(dǎo)通端和第二電流檢測模塊￠)的第一檢測端電連接，開關(guān)管S5的第二導(dǎo)通端與電感L2的第一導(dǎo)通端、第二電流檢測模塊￠)的第二檢測端和開關(guān)管S6的第一導(dǎo)通端電連接，開關(guān)管S6的第二導(dǎo)通端與電容C2 —端、負(fù)載一端都接地，電容C2另一端與負(fù)載另一端、電感L2的第二導(dǎo)通端和電源E2的負(fù)極電連接，所述第二控制器(5)分別與開關(guān)管S5的控制端、開關(guān)管S6的控制端、第二電流檢測模塊￠)的數(shù)據(jù)輸出端、第二電壓檢測模塊(7)的數(shù)據(jù)輸出端和負(fù)載(4)的控制端電連接。7.一種電源管理裝置的能量回收方法，適用于權(quán)利要求6所述的一種電源管理裝置，其特征在于，包括以下步驟: 當(dāng)負(fù)載不工作時，電源管理裝置供電結(jié)束，第二控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作，如果需要，則進(jìn)行能量回收工作，如果不需要，則不進(jìn)行能量回收工作，所述能量回收工作包括以下步驟: Ml:第二控制器控制開關(guān)管S6導(dǎo)通，控制開關(guān)管S5斷開，電容C2對電感L2充電，第二電流檢測模塊檢測電感L2中的電流； M2:當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊檢測的電流值大于等于預(yù)設(shè)值Ip2時，第二控制器控制開關(guān)管S6斷開，控制開關(guān)管S5導(dǎo)通，電感L2對電源E2充電，第二電流檢測模塊檢測電感L2中的電流； M3:當(dāng)?shù)诙娏鳈z測模塊檢測的電流值等于O時，第二電壓檢測模塊檢測電容C2上的電壓，如果電壓值大于O，則跳轉(zhuǎn)至步驟Ml，否則，第二控制器控制開關(guān)管S5和開關(guān)管S6都斷開，能量回收結(jié)束。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電源管理裝置的能量回收方法，其特征在于:所述第二控制器判斷是否需要進(jìn)行能量回收工作的方法包括以下步驟: Fl:第一次供電結(jié)束，第二控制器判斷不需要進(jìn)行能量回收工作； F2:第二控制器通過第二電壓檢測模塊檢測電容C2上的電壓，監(jiān)測當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降； F3:如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降大于設(shè)定值Vdrop2，則判斷接下來的k次供電結(jié)束后都需要進(jìn)行能量回收工作，第k+Ι次供電結(jié)束到第k+2次供電開始之前不需要進(jìn)行能量回收工作，在第k+Ι次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟H2，如果當(dāng)前供電結(jié)束到下一次供電開始之前電容C2上的壓降小于等于設(shè)定值Vdrop2，則判斷下一次供電結(jié)束不需要進(jìn)行能量回收工作，下一次供電結(jié)束時重新執(zhí)行步驟F2。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種電源管理裝置的能量回收方法，其特征在于:所述壓降設(shè)定值Vdrop2 = (Q3+Q4) /C2, Q3為進(jìn)行能量回收過程中電容C2上能量回收到電源E2過程損耗的能量，Q4為進(jìn)行供電過程中電源E2對電容C2充電到設(shè)定值時損耗的能量，C2為電容C2的容量。
【文檔編號】H02M3/10GK105896963SQ201410522954
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年9月30日
【發(fā)明人】陳鋒
【申請人】杭州硅星科技有限公司