一种供电装置及供电系统的制作方法

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种供电装置及供电系统。

背景技术：

随着电子技术的快速发展，智能家居系统逐渐进入消费者家庭，其中，供电方案也实现智能化。

现有技术中，主要通过智能开关作为控制单元来实现智能化的供电。通过智能开关来控制待供电设备的开闭。当智能开关打开时，利用市电为待供电设备供电，当智能开关关闭时，不为待供电设备供电。智能开关与待供电设备串联，当智能开关关闭时，利用待供电设备的漏电流供电，当智能开关消耗的电流大于待供电设备的漏电流时，待供电设备上的电压逐渐升高，甚至能够达到待供电设备的启动电压，这就导致待供电设备无法关闭，浪费电能。例如：待供电设备为灯时，在智能开关关闭时，灯也可能会闪烁或微亮。

通过上述描述可见，在现有技术的供电方案中，在智能开关关闭的情况下，待供电设备仍然消耗电能。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种供电装置及供电系统，能够节省电能。

一方面，本发明实施例提供了一种供电装置，包括：

电流旁路电路和控制单元；

所述电流旁路电路与待供电设备并联；

所述电流旁路电路与所述控制单元串联；

所述电流旁路电路、所述待供电设备均与外部的电源的第一端相连；所述控制单元与所述电源的第二端相连；

在所述控制单元接收到外部的关闭命令时，所述控制单元控制所述电源停止为所述待供电设备供电，所述电流旁路电路向所述控制单元输出回路电流，利用所述回路电流为所述控制单元供电；

在所述控制单元接收到外部的打开命令时，所述控制单元控制所述电源为所述待供电设备供电。

进一步地，

所述电流旁路电路，包括：

第一三极管和第一电阻；

所述第一三极管的集电极与所述电源的第一端相连，所述第一三极管的发射极与所述控制单元相连，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的第一端相连；

所述第一电阻的第二端与所述第一三极管的集电极相连。

进一步地，

所述电流旁路电路，进一步包括：第二三极管、第二电阻和第三电阻；

所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的基极相连，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的发射极相连，所述第二三极管的基极分别与所述第二电阻的第一端、第三电阻的第一端相连；

所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的集电极相连；

所述第三电阻的第二端与所述第一三极管的发射极相连。

进一步地，

所述供电装置满足：

其中，V1是所述第一电阻两端的电压，β是所述第一三极管的放大倍数，R1是所述第一电阻的阻值，I是所述控制单元正常工作所需要的最大电流。

进一步地，

所述供电装置满足：

其中，V2是所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第二端之间的电压，Vce是所述第二三极管的基极导通电压，R2是所述第二电阻的阻值，R3是所述第三电阻的阻值。

进一步地，

所述控制单元，包括：

智能控制模块、功率分配管理模块和MOS场效应管；

所述智能控制模块的第一端与所述功率分配管理模块的第一端相连；

所述智能控制模块的第二端与所述功率分配管理模块的第二端相连；

所述智能控制模块的第三端与所述电源的第二端相连；

所述功率分配管理模块的第三端与所述MOS场效应管的栅极相连；

所述MOS场效应管的漏极与所述功率分配管理模块的第一端相连，所述MOS场效应管的源极与所述智能控制模块的第三端相连；

在所述智能控制模块接收到所述关闭命令时，所述智能控制模块通过所述智能控制模块的第二端向所述功率分配管理模块发送关闭信号，所述功率分配管理模块在接收到所述关闭信号时，通过所述功率分配管理模块的第三端向所述MOS场效应管发送第一PWM(脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation)信号，其中，所述第一PWM信号为低电平信号。

进一步地，

所述控制单元，进一步包括：电感；

所述电感的第一端与所述MOS场效应管的漏极相连，所述电感的第二端与所述电流旁路电路相连；

在所述智能控制模块接收到所述打开命令时，所述智能控制模块通过所述智能控制模块的第二端向所述功率分配管理模块发送打开信号；

所述功率分配管理模块在接收到所述打开信号后，所述功率分配管理模块实时向所述MOS场效应管发送第二PWM信号，并实时采集所述功率分配管理模块的第一端的当前电压，实时确定所述当前电压与所述功率分配管理模块的内部基准电压的差值，实时根据所述差值对所述第二PWM信号中高电平的宽度进行闭环控制。

进一步地，

所述控制单元进一步包括：

第一电容、第二电容和二极管；

所述第一电容的第一端与所述电感的第二端相连；

所述第一电容的第二端与所述MOS场效应管的源极相连；

所述第二电容的第一端与所述功率分配管理模块的第一端相连；

所述第二电容的第二端与所述MOS场效应管的源极相连；

所述二极管的正极与所述MOS场效应管的漏极相连，所述二极管的负极与所述功率分配管理模块的第一端相连。

进一步地，

所述功率分配管理模块，用于将所述差值作为反馈，对所述第二PWM信号中高电平的宽度进行PID(比例、积分、导数，proportion、integral、derivative)控制。

另一方面，本发明实施例提供了一种供电系统，包括：

电源和第一方面中任一所述供电装置；

所述电源的第一端分别与所述电流旁路电路、所述待供电设备相连，所述电源的第二端与所述控制单元相连。

在本发明实施例中，当待供电设备关闭时，电路旁路电路能够输出回路电流，通过回路电流为控制单元供电，电流旁路电路与待供电设备并联，回路电流不会影响待供电设备的电流，在待供电设备关闭时，流过待供电设备的电流很小，电能损耗很少，节省了电能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种供电装置的示意图；

图2是本发明一实施例提供的另一种供电装置的示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种供电系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种供电装置，包括：

电流旁路电路101和控制单元102；

所述电流旁路电路101与待供电设备并联；

所述电流旁路电路101与所述控制单元102串联；

所述电流旁路电路101、所述待供电设备均与外部的电源的第一端相连；所述控制单元与所述电源的第二端相连；

在所述控制单元102接收到外部的关闭命令时，所述控制单元102控制所述电源停止为所述待供电设备供电，所述电流旁路电路101向所述控制单元输出回路电流，利用所述回路电流为所述控制单元102供电；

在所述控制单元102接收到外部的打开命令时，所述控制单元102控制所述电源为所述待供电设备供电。

在本发明实施例中，当待供电设备关闭时，电路旁路电路能够输出回路电流，通过回路电流为控制单元供电，电流旁路电路与待供电设备并联，回路电流不会影响待供电设备的电流，在待供电设备关闭时，流过待供电设备的电流很小，电能损耗很少，节省了电能。

在本发明实施例中，当待供电设备关闭时，电路旁路电路能够为控制单元提供回路电流，不会影响对待供电设备的电流，待供电设备的电流可以保存很小，不会出现待供电设备无法保持关闭的情况(例如：待供电设备为灯，通过本发明实施例中的供电装置，在灯关闭的状态下，灯不会出现闪烁或者微亮的情况)，能够稳定控制待供电设备工作状态。

在本发明一实施例中，所述电流旁路电路，包括：

第一三极管和第一电阻；

所述第一三极管的集电极与所述电源的第一端相连，所述第一三极管的发射极与所述控制单元相连，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的第一端相连；

所述第一电阻的第二端与所述第一三极管的集电极相连。

在本发明实施例中，第一三极管起到了放大电流的作用，在待供电设备关闭时，待供电设备两端的电压较小，也就是，第一电阻两端的电压较小，进入第一三极管的基极的电流较小，但是，经过第一三极管的放大后，第一三极管的发射极输出的电流能够满足控制单元的要求。在待供电设备处于关闭状态时，通过该电流旁路电路能够保证在待供电设备的电流较小的情况下，为控制单元提供所需要的电流，使得控制单元能够正常工作。

在本发明一实施例中，所述电流旁路电路，进一步包括：第二三极管、第二电阻和第三电阻；

所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的基极相连，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的发射极相连，所述第二三极管的基极分别与所述第二电阻的第一端、第三电阻的第一端相连；

所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的集电极相连；

所述第三电阻的第二端与所述第一三极管的发射极相连。

在本发明实施例中，当控制单元接收到打开命令时，电源为待供电设备供电，待供电设备两端的电压增大，第二三极管的基极的电压增加，使得第二三极管导通，拉低了第一三极管的基极的电压，使得第一三极管不导通，减小了电流旁路电路中电流，进而减小了电流旁路电路的损耗。

在本发明一实施例中，所述供电装置满足：

其中，V1是所述第一电阻两端的电压，β是所述第一三极管的放大倍数，R1是所述第一电阻的阻值，I是所述控制单元正常工作所需要的最大电流。

在本发明实施例中，当供电装置满足本实施例中的式子时，能够为控制单元提供正常工作所需要的电流，这样，保证了控制单元能够正常工作。在控制单元正常工作所需要的最大电流确定的情况下，通过本实施例中的式子能够确定出满足要求的第一三极管和第一电阻。

在本发明一实施例中，所述供电装置满足：

其中，V2是所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第二端之间的电压，Vce是所述第二三极管的基极导通电压，R2是所述第二电阻的阻值，R3是所述第三电阻的阻值。

在本发明实施例中，当供电装置满足本实施例中的式子时，能够保证第二三极管导通。在电源的电压已经确定的情况下，通过本实施例中的式子能够确定出满足要求的第二电阻、第三电阻和第二三极管。

在本发明一实施例中，所述控制单元，包括：

智能控制模块、功率分配管理模块和MOS场效应管；

所述智能控制模块的第一端与所述功率分配管理模块的第一端相连；

所述智能控制模块的第二端与所述功率分配管理模块的第二端相连；

所述智能控制模块的第三端与所述电源的第二端相连；

所述功率分配管理模块的第三端与所述MOS场效应管的栅极相连；

所述MOS场效应管的漏极与所述功率分配管理模块的第一端相连，所述MOS场效应管的源极与所述智能控制模块的第三端相连；

在所述智能控制模块接收到所述关闭命令时，所述智能控制模块通过所述智能控制模块的第二端向所述功率分配管理模块发送关闭信号，所述功率分配管理模块在接收到所述关闭信号时，通过所述功率分配管理模块的第三端向所述MOS场效应管发送第一PWM信号，其中，所述第一PWM信号为低电平信号。

在本发明实施例中，功率分配管理模块通过PWM信号来控制MOS场效应管的打开和关闭。当需要关闭待供电设备时，功率分配管理模块发出低电平的第一PWM信号，MOS场效应管在第一PWM信号的作用下被关闭，电流旁路电路利用回路电流为智能控制模块供电。

在本发明一实施例中，所述控制单元，进一步包括：电感；

所述电感的第一端与所述MOS场效应管的漏极相连，所述电感的第二端与所述电流旁路电路相连；

在所述智能控制模块接收到所述打开命令时，所述智能控制模块通过所述智能控制模块的第二端向所述功率分配管理模块发送打开信号；

所述功率分配管理模块在接收到所述打开信号后，所述功率分配管理模块实时向所述MOS场效应管发送第二PWM信号，并实时采集所述功率分配管理模块的第一端的当前电压，实时确定所述当前电压与所述功率分配管理模块的内部基准电压的差值，实时根据所述差值对所述第二PWM信号中高电平的宽度进行闭环控制。

在本发明实施例中，当功率分配管理模块确定出当前电压大于内部基准电压时，增加第二PWM信号中高电平的宽度，当功率分配管理模块确定出当前电压小于内部基准电压时，减小第二PWM信号中高电平的宽度。第二PWM信号中高电平的宽度越大，电感的充电时间越长，第二PWM信号中高电平的宽度越小，电感的充电时间越短。通过控制第二PWM信号中高电平的宽度能够控制电感的充电时间，进而能够控制控制单元与待供电设备之间的功率分配，使得待供电设备能够保证正常工作，在保证控制单元正常工作的前提下，减少控制单元的损耗。

另外，在第二PWM信号为低电平时，电感进行放电。

在本发明一实施例中，所述控制单元进一步包括：

第一电容、第二电容和二极管；

所述第一电容的第一端与所述电感的第二端相连；

所述第一电容的第二端与所述MOS场效应管的源极相连；

所述第二电容的第一端与所述功率分配管理模块的第一端相连；

所述第二电容的第二端与所述MOS场效应管的源极相连；

所述二极管的正极与所述MOS场效应管的漏极相连，所述二极管的负极与所述功率分配管理模块的第一端相连。

在本发明实施例中，通过第一电容、第二电容和二极管能够保证供电装置的安全，第一电容和第二电容还能起到滤波的作用。

在本发明实施例中，当待供电设备的功率较小时，流过电感的电流较小，电感中储存的能量较少，电感在放电时，可能会出现在第二PWM信号还处于低电平的情况下，电感已经将储存的能量放完，这样，流过电感的电流就会出现断续的情况，在电流断续的情况下，电感储存的能量满足：其中，e1为电流断续的情况下电感储存的能量，V3为第一电容两端的电压，Th为单周期第二PWM信号的高电平的时间，L为电感的电感量。

在本发明实施例中，当待供电设备的功率较大时，流过电感的电流较大，电感储存的能量较多，电感在放电时，在第二PWM信号处于低电平的时段内，电感中的能量放不完，这样，流过电感的电流就会出现连续的情况，在电流连续的情况下，电感储存的能量满足：e2为电流连续的情况下电感储存的能量，L为电感的电感量，I0为回路电流。

在本发明实施例中，在待供电设备确定的情况下，可以根据本实施例中其中一个式子来确定电感。

在本发明一实施例中，所述功率分配管理模块，用于将所述差值作为反馈，对所述第二PWM信号中高电平的宽度进行PID控制。

在本发明实施例中，利用当前电压与内部基准电压的差值，对第二PWN信号进行PID控制，实时对第二PWM信号中高电平的宽度进行调整，使得当前电压与内部基准电压相等。

在本发明实施例中，待供电设备可以是灯，通过本发明实施例的供电装置可以实现对灯的供电。举例来说，待供电设备包括LED灯和LED驱动，LED驱动与电流旁路电路并联，LED灯与LED驱动相连。

在本发明实施例中，电源可以是市电。

如图2所示，本发明实施例提供的一种供电装置，包括：

电流旁路电路和控制单元；

电流旁路电路，包括：第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；

控制单元，包括：智能控制模块201、功率分配管理模块202、MOS场效应管Q3、电感L、第一电容C1、第二电容C2和二极管D；

待供电设备203的两端并联在第一三极管Q1的集电极和发射机的两端；

第一三极管Q1的集电极与电源204的第一端相连，第一三极管Q1的发射极与电感L的第二端相连，第一三极管Q1的基极与第一电阻R1的第一端相连；

第一电阻R1的第二端与第一三极管Q1的集电极相连；

第二三极管Q2的集电极与第一三极管Q1的基极相连，第二三极管Q2的发射极与第一三极管Q1的发射极相连，第二三极管Q2的基极分别与第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端相连；

第二电阻R2的第二端与第一三极管Q1的集电极相连；

第三电阻R3的第二端与第一三极管Q1的发射极相连；

电感L的第一端与MOS场效应管Q3的漏极相连；

智能控制模块201的第一端与功率分配管理模块202的第一端相连；

智能控制模块201的第二端与功率分配管理模块202的第二端相连；

智能控制模块201的第三端与电源204的第二端相连；

功率分配管理模块202的第三端与MOS场效应管Q3的栅极相连；

第一电容C1的第一端与电感L的第二端相连；

第一电容C1的第二端与MOS场效应管Q3的源极相连；

第二电容C2的第一端与功率分配管理模块202的第一端相连；

第二电容C2的第二端与MOS场效应管Q3的源极相连；

二极管D的正极与MOS场效应管Q3的漏极相连，二极管D的负极与功率分配管理模块202的第一端相连；

MOS场效应管Q3的源极与智能控制模块201的第三端相连；

在智能控制模块接收到关闭命令时，智能控制模块通过智能控制模块的第二端向功率分配管理模块发送关闭信号，功率分配管理模块在接收到关闭信号时，通过功率分配管理模块的第三端向MOS场效应管发送第一PWM信号，其中，第一PWM信号为低电平信号；

在智能控制模块接收到打开命令时，智能控制模块通过智能控制模块的第二端向功率分配管理模块发送打开信号；

功率分配管理模块在接收到打开信号后，功率分配管理模块实时向MOS场效应管发送第二PWM信号，并实时采集功率分配管理模块的第一端的当前电压，实时确定当前电压与功率分配管理模块的内部基准电压的差值，实时根据差值对第二PWM信号中高电平的宽度进行闭环控制。

图2中还示出的待供电设备203和电源204。

在本发明实施例中，电源提供的可以是交流电也可以是直流电。

如图3所示，本发明实施例提供的一种供电系统，包括：

电源301和本发明实施例中任一所述供电装置302；

所述电源的第一端分别与所述电流旁路电路、所述待供电设备相连，所述电源的第二端与所述控制单元相连。

本发明各个实施例至少具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，当待供电设备关闭时，电路旁路电路能够输出回路电流，通过回路电流为控制单元供电，电流旁路电路与待供电设备并联，回路电流不会影响待供电设备的电流，在待供电设备关闭时，流过待供电设备的电流很小，电能损耗很少，节省了电能。

2、在本发明实施例中，第一三极管起到了放大电流的作用，在待供电设备关闭时，待供电设备两端的电压较小，也就是，第一电阻两端的电压较小，进入第一三极管的基极的电流较小，但是，经过第一三极管的放大后，第一三极管的发射极输出的电流能够满足控制单元的要求。在待供电设备处于关闭状态时，通过该电流旁路电路能够保证在待供电设备的电流较小的情况下，为控制单元提供所需要的电流，使得控制单元能够正常工作。

3、在本发明实施例中，当控制单元接收到打开命令时，电源为待供电设备供电，待供电设备两端的电压增大，第二三极管的基极的电压增加，使得第二三极管导通，拉低了第一三极管的基极的电压，使得第一三极管不导通，减小了电流旁路电路中电流，进而减小了电流旁路电路的损耗。

4、在本发明实施例中，当待供电设备关闭时，电路旁路电路能够为控制单元提供回路电流，不会影响对待供电设备的电流，待供电设备的电流可以保存很小，不会出现待供电设备无法保持关闭的情况，能够稳定控制待供电设备工作状态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。