具有电源备源机制的电源供应装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种电源供应装置，包括主直流电源产生单元、备用直流电源产生单元、电源转换单元以及快速切换线路，其中快速切换线路耦接主直流电源产生单元、备用直流电源产生单元以及电源转换单元，且包含多个开关电晶体。与现有技术相比，本发明具有电源备源机制的电源供应装置主要是通过由多个开关电晶体所组成的快速切换线路对主直流电源与备用直流电源进行切换，由于开关电晶体的切换时间实质上远小于传统继电器的切换时间，故而就算主直流电源发生异常，备用直流电源也会在相当短的时间内被传导至多路输出直流-直流转换器的输入，从而多路输出直流-直流转换器的输出还是会持续地且稳定地供应负载所需的操作电力。
【专利说明】具有电源备源机制的电源供应装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电源供应技术，更具体的涉及一种具有电源备源机制的电源供应
装置。
【背景技术】
[0002]传统具有电源备源机制的电源供应装置在运作时会同时产生一组主直流电源(main DC power)与一组备用直流电源(backup DC power),并且通过继电器(relay)接收并传导主直流电源与备用直流电源其中之一给后端的直流-直流转换器(DC-DCconverter)进行转换。如此一来，直流-直流转换器将会产生多组操作直流电压(operation DC voltages)给所应用的负载(例如:计算机系统、通讯系统等)使用。
[0003]一般来说，当主直流电源正常供电时，继电器会将所接收的主直流电源传导给后端的直流-直流转换器，但是当主直流电源发生异常(例如消失或丧失)时，则继电器会进行切换以将所接收的备用直流电源传导给后端的直流-直流转换器。如此一来，就算主直流电源发生异常，电源供应装置仍可维持既有的供电功效。
[0004]然而，对应用在通讯系统的具有电源备源机制的电源供应装置而言，主直流电源、备用直流电源与所有的操作直流电压都是负准位(negative level)。因此，当主直流电源发生异常(例如消失或丧失)时，由于继电器的切换时间过长(一般都大于50ms)，以至于直流-直流转换器会短暂地停止输出(这是因为负准位的电压会快速地爬升至接地电位)，直至继电器在50ms后将备用直流电源传导至直流-直流转换器为止。
[0005]由此可知，直流-直流转换器的输出会在主直流电源发生异常(例如消失或丧失)时短暂地停止又恢复，而此举将不但会造成所应用的通讯系统不稳，甚至更严重还会造成所应用的通讯系统当机。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种具有电源备源机制的电源供应装置，以避免直流-直流转换器的输出在主直流电源发生异常时、短暂地停止又恢复而造成的所应用的通讯系统不稳以及所应用的通讯系统当机的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种电源供应装置，包括:
[0008]一主直流电源产生单元，用于产生一主直流电源；
[0009]一备用直流电源产生单元，用于产生一备用直流电源；
[0010]一电源转换单元，用于根据所述主直流电源或所述备用直流电源产生一负载所需的一操作电力；以及
[0011]一快速切换线路，耦接所述主直流电源产生单元、所述备用直流电源产生单元以及所述电源转换单元，且包含多个开关电晶体，其中，所述快速切换线路用于接收所述主直流电源与所述备用直流电源，并当所述主直流电源发生异常时，接收一第一控制信号与一第二控制信号从而通过多个所述开关电晶体的一第一部分传导所述备用直流电源给所述电源转换单元，否则，当所述主直流电源正常供电时，所述快速切换线路接收所述第一控制信号与所述第二控制信号从而通过多个所述开关电晶体的一第二部分传导所述主直流电源给所述电源转换单元。
[0012]较佳地，所述第一部分的开关电晶体包括:
[0013]一第一开关电晶体，其汲极用于接收所述备用直流电源，其闸极用于接收所述第一控制信号；以及
[0014]一第二开关电晶体，其源极耦接所述第一开关电晶体的源极，其汲极耦接所述电源转换单元的输入，其闸极用于接收所述第一控制信号。
[0015]较佳地，所述第二部分的开关电晶体包括:
[0016]一第三开关电晶体，其源极用于接收所述主直流电源，其汲极耦接所述电源转换单元的输入，其闸极用于接收所述第二控制信号。
[0017]较佳地，所述电源供应装置还包括:
[0018]一控制单元，所述控制单元耦接所述主直流电源产生单元与所述快速切换线路、用于接收并侦测所述主直流电源是否发生异常，并根据侦测结果产生所述第一控制信号与所述第二控制信号以切换多个所述开关电晶体，所述第一控制信号与所述第二控制信号互为反向。
[0019]具体地，所述第一开关电晶体与所述第二开关电晶体接收所述第一控制信号从而当所述主直流电源发生异常时导通，并在所述主直流电源正常供电时关闭，所述第三开关电晶体接收所述第二控制信号从而当所述主直流电源正常供电时导通，并在所述主直流电源发生异常时关闭。
[0020]较佳地，所述电源转换单元包括一多路输出直流-直流转换器，且所述操作电力包括多组操作直流电压。
[0021 ] 本发明同时提供了另一种电源供应装置，其包括:电源转换单元与快速切换线路。电源转换单元用于根据一主直流电源或一备用直流电源从而产生负载所需的操作电力。快速切换线路耦接电源转换单元，且包含多个开关电晶体。快速切换线路用于接收所述主直流电源与所述备用直流电源，并于所述主直流电源发生异常时，快速切换线路接收一第一控制信号与一第二控制信号从而通过多个所述开关电晶体的第一部分传导所述备用直流电源给电源转换单元，否则，当所述主直流电源正常供电时，快速切换线路接收所述第一控制信号与所述第二控制信号从而通过多个所述开关电晶体的第二部分传导所述主直流电源给电源转换单元。
[0022]与现有技术相比，本发明具有电源备源机制的电源供应装置主要是通过由多个开关电晶体所组成的快速切换线路来对主直流电源与备用直流电源进行切换(即，传导主直流电源或备用直流电源给后端的多路输出直流-直流转换器)。由于开关电晶体的切换时间(小于4ms)实质上远小于传统继电器的切换时间(大于50ms)，故而就算主直流电源发生异常(例如消失或丧失)，备用直流电源也会在相当短的时间内被传导至多路输出直流-直流转换器的输入，从而多路输出直流-直流转换器的输出还是会持续地且稳定地供应负载所需的操作电力。如此一来，即可有效地改善/解决【背景技术】所涉及的问题，即解决由于直流-直流转换器的输出会在主直流电源发生异常(例如消失或丧失)时短暂地停止又恢复、而造成的所应用的通讯系统不稳、甚至所应用的通讯系统当机等问题。[0023]应了解的是，上述一般描述及以下【具体实施方式】仅为例示性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明具有电源备源机制的电源供应装置一实施例的结构框图。
[0025]图2为图1中快速切换线路107 —实施例的示意图。
[0026]【主要组件符号说明】
[0027]10:电源供应装置
[0028]20:负载
[0029]101:主直流电源产生单元
[0030]103:备用直流电源产生单元
[0031]105:电源转换单元
[0032]107:快速切换线路
[0033]109:控制单元
[0034]Ql~Q3:开关电晶体
[0035]MP:主直流电源
[0036]BP:备用直流电源
[0037]0ΡΡ:操作电力
[0038]OPPi (i=l~N):操作直流电压
[0039]CS1、CS2:控制信号
【具体实施方式】
[0040]现将详细参考本发明的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件代表相同或类似部分。
[0041]请参照图1至图2，电源供应装置10用于产生负载(load) 20所需的操作电力(operation power) 0ΡΡ,且电源供应装置10包括:主直流电源产生单元(main DC powergenerating unit)101、备用直流电源产生单兀(backup DC power generating unit) 103>电源转换单元(power conversion unit) 105、快速切换线路(fast switching circuit)107,以及控制单元(control unit) 109。
[0042]本实施例中，主直流电源产生单元101用于产生主直流电源MP。备用直流电源产生单元103用于产生备用直流电源BP。电源转换单元105用于根据快速切换线路107所传导并输出的主直流电源MP或备用直流电源BP，从而产生负载20所需的操作电力0ΡΡ。需要注意的是，电源转换单元105可以利用多路输出直流-直流转换器(mult1-output DC-DCconverter)来实施,但并不限制于此。在此条件下，电源转换单元105所产生的操作电力OPP即可包括多组操作直流电 压OPPi (i=l~N)，N可依实际应用需求而定。
[0043]快速切换线路107耦接主直流电源产生单元101、备用直流电源产生单元103以及电源转换单元105,且快速切换线路107可以包含多个开关电晶体(switch transistor)Ql~Q3。在本实施例中，快速切换线路107用于接收来自主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP以及来自备用直流电源产生单元103所产生的备用直流电源BP。[0044]而且，当快速切换线路107所接收的主直流电源MP发生异常(abnormal，例如消失或丧失，但并不限制于此)时，快速切换线路107会接收来自控制单元109所产生的第一控制信号(control signal) CSl和第二控制信号CS2，并在第一控制信号CSl和第二控制信号CS2的控制下通过开关电晶体Ql?Q3中的第一部分(例如开关电晶体Q1、Q2)传导所接收的备用直流电源BP给电源转换单元105 ;另外，当快速切换线路107所接收的主直流电源MP正常供电时，快速切换线路107会接收来自控制单元109所产生的第一控制信号CSl和第二控制信号CS2，从而通过开关电晶体Ql?Q3中的第二部分(例如开关电晶体Q3)传导所接收的主直流电源MP给电源转换单元105。
[0045]更具体的，开关电晶体Ql的汲极(drain)用于接收备用直流电源产生单元103所产生的备用直流电源，而开关电晶体Ql的闸极(gate)则用于接收来自控制单元109所产生的第一控制信号CS1。开关电晶体Q2的源极(source)耦接开关电晶体Ql的源极，开关电晶体Q2的汲极耦接电源转换单元105的输入(端)，而开关电晶体Q2的闸极则用于接收来自控制单元109所产生的第一控制信号CS1。开关电晶体Q3的源极用于接收主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP，开关电晶体Q3的汲极耦接电源转换单元105的输入(端)，而开关电晶体Q3的闸极则用于接收来自控制单元109所产生的第二控制信号CS2。
[0046]在本实施例中，所有开关电晶体Ql?Q3都可以利用功率开关(power switch)来实施，即为功率开关电晶体，但并不限制于此，其他类型的开关组件亦可，例如:双载子接面电晶体(bipolar junction transistor, BJT)>金氧半导体场效电晶体(metal-oxide-semiconductor field emission transistor, M0SFET)等。
[0047]另一方面，控制单元109耦接主直流电源产生单元101与快速切换线路107，用于接收并侦测主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP是否发生异常，并根据侦测结果产生互为反向的第一控制信号CSl和第二控制信号CS2来切换快速切换线路107内的开关电晶体Ql?Q3。举例来说，当控制单元109侦测出主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP低于(以电源转换单元105的输出为正准位(positive level)而言)或高于(以电源转换单兀105的输出为负准位(negative level)而言)某一默认值(predeterminedvalue)时，则控制单元109就会判定主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP发生异常，但控制单元109对于主直流电源MP的侦测方式并不限制于此，亦可依实际设计需求而论。
[0048]在本实施例中，开关电晶体Q1、Q2会接收控制单元109所产生的第一控制信号CSl从而当主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP发生异常时导通(turned-on),并于主直流电源产生单元101所产生的主直流电源正常供电时关闭(turned-off )。另外，开关电晶体Q3会接收控制单元109所产生的第二控制信号CS2从而当主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP正常供电时导通，并于主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP发生异常时关闭。换言之，当开关电晶体Ql、Q2导通时，开关电晶体Q3就会关闭；反之，当开关电晶体Ql、Q2关闭时，开关电晶体Q3就会导通。
[0049]基于上述，本实施例中电源供应装置10正常运作时，由主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP以及由备用直流电源产生单元101所产生的备用直流电源BP会被同时产生。而且，控制单元109会接收并侦测主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP是否发生异常。[0050]假设主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP发生异常(例如消失或丧失，但并不限制于此)时，则控制单元109就会产生第一控制信号CSl和第二控制信号CS2，藉以同时导通开关电晶体Ql与Q2，并且关闭开关电晶体Q3。如此一来，快速切换线路107将会传导所接收的备用直流电源BP给电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105，从而使得电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105对来自快速切换线路107的备用直流电源BP进行转换，藉以产生负载20所需的操作电力OPP{0PP1?0ΡΡΝ}。
[0051]另一方面，假设主直流电源产生单元101所产生的主直流电源MP正常供电时，则控制单元109就会产生第一控制信号CSl和第二控制信号CS2，藉以同时关闭开关电晶体Ql与Q2，并且导通开关电晶体Q3。如此一来，快速切换线路107将会传导所接收的主直流电源MP给电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105，从而使得电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105对来自快速切换线路107的主直流电源MP进行转换，藉以产生负载20所需的操作电力OPP {0PP1?0ΡΡΝ}。
[0052]由此可知，本实施例主要是通过由多个开关电晶体Ql?Q3所组成的快速切换线路107来对主直流电源MP与备用直流电源BP进行切换，即，传导主直流电源MP或备用直流电源BP给后端的电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105。同时，由于开关电晶体(Ql?Q3)的切换时间(小于4ms)实质上远小于传统继电器的切换时间(大于50ms)，故而就算主直流电源MP发生异常(例如消失或丧失)，备用直流电源BP也会在相当短的时间内被传导至电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105的输入，以至于电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105的输出还是会持续地且稳定地供应负载20所需的操作电力OPP。
[0053]在实际应用中，电源供应装置10可以应用于如计算机系统(computer system)般的负载20,或者可以应用于如通讯系统(communication system)般的负载20,但并不限制于此。当电源供应装置10应用在计算机系统般的负载20时，则其所提供的主直流电源MP、备用直流电源BP与所有操作直流电压OPP (i=l?N)皆为正准位(positive level)。另夕卜，当电源供应装置10应用在通讯系统般的负载20时，则其所提供的主直流电源MP、备用直流电源BP与所有操作直流电压OPP (i=l?N)皆为负准位(negative level)。
[0054]然而，无论电源供应装置10应用在哪一种类型的系统负载，它都可以在主直流电源发生异常(例如消失或丧失)时，基于快速切换线路107所具备的快速切换的特性(相较于传统的继电器)，而得以在相当短的时间(例如4ms，但并不限制于此)内将备用直流电源BP传导至电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105的输入。如此一来，电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105的输出将可持续地且稳定地供应负载20所需的操作电力 OPP。
[0055]综上所述，本发明所提供的电源供应装置10具备有电源备源机制，且其主要是通过由多个开关电晶体Ql?Q3所组成的快速切换线路107来对主直流电源MP与备用直流电源BP进行切换，即，传导主直流电源MP或备用直流电源BP给后端的电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105。由于开关电晶体Ql?Q3的切换时间(小于4ms)实质上远小于传统继电器的切换时间(大于50ms)，故而就算主直流电源MP发生异常(例如消失或丧失)，备用直流电源BP也会在相当短的时间内被传导至电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105的输入，以至于电源转换单元(多路输出直流-直流转换器)105的输出还是会持续地且稳定地供应负载20所需的操作电力OPP。如此一来，即可有效地改善/解决先前技术所述及的问题。
[0056]除此之外，相较于传统的继电器，快速切换线路107除了具备有快速切换的特性夕卜，其还具备有体积小的优点(这是因为开关电晶体Ql?Q3可制作成表面黏着式(SMD)组件)，甚至还具备有低切换损失(low switching loss)的特点。整体来看,基于快速切换线路107的缘故，本发明不但可以改善/解决先前技术所存在的问题，其还可以得到更好的实施效果和技术功效。
[0057]虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明，任何所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种电源供应装置，其特征在于，包括: 一主直流电源产生单元，用于产生一主直流电源； 一备用直流电源产生单元，用于产生一备用直流电源； 一电源转换单元，用于根据所述主直流电源或所述备用直流电源产生一负载所需的一操作电力；以及 一快速切换线路，所述快速切换线路耦接所述主直流电源产生单元、所述备用直流电源产生单元以及所述电源转换单元，且所述快速切换线路包含多个开关电晶体，其中，所述快速切换线路用于接收所述主直流电源与所述备用直流电源，并当所述主直流电源发生异常时，所述快速切换线路接收一第一控制信号与一第二控制信号从而通过多个所述开关电晶体的一第一部分传导所述备用直流电源给所述电源转换单元，否则，当所述主直流电源正常供电时，所述快速切换线路接收所述第一控制信号与所述第二控制信号从而通过多个所述开关电晶体的一第二部分传导所述主直流电源给所述电源转换单元。
2.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，所述第一部分的开关电晶体包括: 一第一开关电晶体，所述第一开关电晶体的汲极用于接收所述备用直流电源，所述第一开关电晶体的闸极用于接收所述第一控制信号；以及 一第二开关电晶体，所述第二开关电晶体的源极耦接所述第一开关电晶体的源极，所述第二开关电晶体的汲极耦接所述电源转换单元的输入，所述第二开关电晶体的闸极用于接收所述第一控制信号。
3.如权利要求2所述的电源供应装置，其特征在于，所述第二部分的开关电晶体包括: 一第三开关电晶体，所述第三开关电晶体的源极用于接收所述主直流电源，所述第三开关电晶体的汲极耦接所述电 源转换单元的输入，所述第三开关电晶体的闸极用于接收所述第二控制信号。
4.如权利要求3所述的电源供应装置，其特征在于，每一所述开关电晶体为一功率开关电晶体。
5.如权利要求3所述的电源供应装置，其特征在于，所述电源供应装置还包括: 一控制单元，所述控制单元耦接所述主直流电源产生单元与所述快速切换线路、用于接收并侦测所述主直流电源是否发生异常，并根据侦测结果产生所述第一控制信号与所述第二控制信号以切换多个所述开关电晶体，所述第一控制信号与所述第二控制信号互为反向。
6.如权利要求5所述的电源供应装置，其特征在于，所述第一开关电晶体与所述第二开关电晶体接收所述第一控制信号从而当所述主直流电源发生异常时导通，并在所述主直流电源正常供电时关闭，所述第三开关电晶体接收所述第二控制信号从而当所述主直流电源正常供电时导通，并在所述主直流电源发生异常时关闭。
7.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，所述电源转换单元包括一多路输出直流-直流转换器，且所述操作电力包括多组操作直流电压。
8.如权利要求7所述的电源供应装置，其特征在于，所述负载为计算机系统。
9.如权利要求8所述的电源供应装置，其特征在于，所述主直流电源、所述备用直流电源与多组所述操作直流电压均为正准位。
10.如权利要求7所述的电源供应装置，其特征在于，所述负载为通讯系统。
11.如权利要求10所述的电源供应装置，其特征在于，所述主直流电源、所述备用直流电源与多组所述操作直流电压均为负准位。
12.一种电源供应装置，其特征在于，包括: 一电源转换单元，用于根据一主直流电源或一备用直流电源产生一负载所需的一操作电力；以及 一快速切换线路，所述快速切换线路耦接所述电源转换单元，且包含多个开关电晶体，所述快速切换线路用于接收所述主直流电源与所述备用直流电源，并于所述主直流电源发生异常时，反应于一第一控制信号与一第二控制信号从而通过多个所述开关电晶体的一第一部分传导所述备用直流电源给所述电源转换单元，否则，当所述主直流电源正常供电时，反应于所述第一控制信号与所述第二控制信号从而通过多个所述开关电晶体的一第二部分传导所述主直流电源给所述电源转换单元。
13.如权利要求12所述的电源供应装置，其特征在于，所述第一部分的开关电晶体包括: 一第一开关电晶体，所述第一开关电晶体的汲极用于接收所述备用直流电源，所述第一开关电晶体的闸极用于接收所述第一控制信号；以及 一第二开关电晶体，所述第二开关电晶体的源极耦接所述第一开关电晶体的源极，所述第二开关电晶体的汲极耦接所述电源转换单元的输入，所述第二开关电晶体的闸极用于接收所述第一控制信 号。
14.如权利要求13所述的电源供应装置，其特征在于，所述第二部分的开关电晶体包括: 一第三开关电晶体，所述第三开关电晶体的源极用于接收所述主直流电源，所述第三开关电晶体的汲极耦接所述电源转换单元的输入，所述第三开关电晶体的闸极用于接收所述第二控制信号。
15.如权利要求14所述的电源供应装置，其特征在于，每一所述开关电晶体为一功率开关电晶体。
16.如权利要求14所述的电源供应装置，其特征在于，所述电源供应装置还包括: 一主直流电源产生单元，所述主直流电源产生单元耦接所述快速切换线路、用于产生所述主直流电源；以及 一备用直流电源产生单元，所述备用直流电源产生单元耦接所述快速切换线路、用于产生所述备用直流电源。
17.如权利要求16所述的电源供应装置，其特征在于，所述电源供应装置还包括: 一控制单元，所述控制单元耦接所述主直流电源产生单元与所述快速切换线路、用于接收并侦测所述主直流电源是否发生异常，并根据侦测结果产生所述第一控制信号与所述第二控制信号以切换多个所述开关电晶体，所述第一控制信号与所述第二控制信号互为反向。
18.如权利要求17所述的电源供应装置，其特征在于，所述第一开关电晶体与所述第二开关电晶体接收所述第一控制信号从而当所述主直流电源发生异常时导通，并在所述主直流电源正常供电时关闭，所述第三开关电晶体接收所述第二控制信号从而当所述主直流电源正常供电时导通，并在所述主直流电源发生异常时关闭。
19.如权利要求12所述的电源供应装置，其特征在于，所述电源转换单元包括一多路输出直流-直流转换器，且所述操作电力包括多组操作直流电压。
20.如权利要求19所述的电源供应装置，其特征在于，所述负载为计算机系统。
21.如权利要求20所述的电源供应装置，其特征在于，所述主直流电源、所述备用直流电源与多组所述操作直流电压均为正准位。
22.如权利要求19所述的电源供应装置，其特征在于，所述负载为通讯系统。
23.如权利要求22所述的电源供应装置，其特征在于，所述主直流电源、所述备用直流电源与多组所述操作直流电压均为负准`位。
【文档编号】H02J9/06GK103683470SQ201310287684
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年7月9日 优先权日:2012年9月17日
【发明者】许建隆 申请人:全汉企业股份有限公司