專利名稱：電子設(shè)備的后備供電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子設(shè)備的后備供電電路，而且具體地，涉及使用儲(chǔ)能電容器的后備供電電路。
背景技術(shù)：
諸如可編程邏輯控制器(PLC)、人機(jī)界面(HMI)等許多電子設(shè)備需要后備供電電路，以便能夠在電源故障時(shí)保存數(shù)據(jù)。圖1是常規(guī)后備供電電路100的框圖。參照?qǐng)D1，后備供電電路100包括升壓電路101、儲(chǔ)能電容器Cst、降壓電路103、和電源故障檢測(cè)單元105。升壓電路101將通過輸入節(jié)點(diǎn)輸入的電源電壓(例如，5V)升壓為較高的電壓(例如，24V)，并輸出到充放電節(jié)點(diǎn)以對(duì)儲(chǔ)能電容器Cst進(jìn)行充電。降壓電路103將充放電節(jié)點(diǎn)處的較高的電壓(例如，24V)降壓為工作電壓(例如，5V)，并通過輸出節(jié)點(diǎn)輸出到電子設(shè)備的負(fù)載元件。電源故障檢測(cè)單元105檢測(cè)輸入節(jié)點(diǎn)處的電源故障，并產(chǎn)生指示電源故障檢測(cè)結(jié)果的電源故障檢測(cè)信號(hào)以通知電子設(shè)備。從而，當(dāng)發(fā)生電源故障時(shí)，電子設(shè)備的負(fù)載元件(例如，PLC的中央處理器(CPU))可以利用存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電容器Cst中的后備電能執(zhí)行數(shù)據(jù)保存操作。由于儲(chǔ)能電容器Cst通常為大容量電容器，在開機(jī)時(shí)，升壓電路101需要很大的電流用于對(duì)其充電。同時(shí)，電子設(shè)備的全部負(fù)載元件的工作電流也需要通過升壓電路101。因此，需要將升壓電路101設(shè)計(jì)為產(chǎn)生大電流，這提高了成本。另外，該設(shè)計(jì)在開機(jī)時(shí)在輸入節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生沖擊電流，將影響系統(tǒng)的安全。為了安全起見，需要添加保護(hù)電路，這也將帶來額外的成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的后備供電電路的上述缺陷，提供增強(qiáng)安全性并減低成本的后備供電電路。根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供一種電子設(shè)備的后備供電電路，其通過輸入節(jié)點(diǎn)連接到電源，并通過輸出節(jié)點(diǎn)連接到該電子設(shè)備的負(fù)載元件，該后備供電電路可以包括儲(chǔ)能電容器，連接到充放電節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)后備電能以維持該充放電節(jié)點(diǎn)處的電壓；升壓電路，連接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該充放電節(jié)點(diǎn)之間，將電源電壓升壓以將該儲(chǔ)能電容器充電；以及降壓電路，連接在該充放電節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，將該充放電節(jié)點(diǎn)處的電壓降壓以產(chǎn)生后備供電電壓，該后備供電電路可以進(jìn)一步包括第一開關(guān)兀件，連接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，在電源正常時(shí)接通，并在電源故障時(shí)斷開；以及第二開關(guān)元件，連接在該降壓電路與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，在電源正常時(shí)斷開，并在電源故障時(shí)接通。根據(jù)實(shí)施例，第一開關(guān)元件可以包括正向連接的第一二極管，該后備供電電壓可以電源電壓，二者電壓差大于第一二極管的正向壓降，第二開關(guān)元件可以包括正向連接的第二二極管，該后備供電電壓高于所述負(fù)載元件執(zhí)行數(shù)據(jù)保存操作的最低工作電壓，二者電壓差大于第二二極管的正向壓降。根據(jù)實(shí)施例，該升壓電路可以進(jìn)一步包括限流電路，其限制該儲(chǔ)能電容器的充電電流。 該后備供電電路可以進(jìn)一步包括電源故障檢測(cè)單元，其連接到該輸入節(jié)點(diǎn)以檢測(cè)電源故障，并產(chǎn)生指示電源故障檢測(cè)結(jié)果的電源故障檢測(cè)信號(hào)。根據(jù)實(shí)施例，該電子設(shè)備可以是可編程邏輯控制器，所述負(fù)載元件可以包括中央處理器，其在該電源故障檢測(cè)信號(hào)指示電源故障時(shí)利用該后備供電電壓執(zhí)行數(shù)據(jù)保存操作。根據(jù)實(shí)施例，第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的至少一個(gè)可以包括受控開關(guān)元件，其根據(jù)該電源故障檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行開關(guān)操作。本實(shí)用新型的后備供電電路針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的后備供電電路的缺點(diǎn)，通過將充放電支路(后備供電支路)與直接供電支路分離并限制充電電流來提高安全性并減低系統(tǒng)的成本。

通過
以下結(jié)合附圖對(duì)示范性實(shí)施例的詳細(xì)描述，將更好地理解本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)清楚地理解，所描述的示范性實(shí)施例僅僅是作為說明和示例，而本實(shí)用新型不限于此。本實(shí)用新型的精神和范圍由所附權(quán)利要求書的具體內(nèi)容限定。下面描述附圖的簡(jiǎn)要說明，其中圖1是常規(guī)后備供電電路的框圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的后備供電電路的框圖；以及圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的后備供電電路中的升壓電路的框圖。
具體實(shí)施方式
考慮到后備供電電路在開機(jī)時(shí)的沖擊電流主要由儲(chǔ)能電容器的充電電流產(chǎn)生，本實(shí)用新型使用單獨(dú)的直接供電支路，并限制充放電支路中的充電電流。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的后備供電電路200的框圖。參照?qǐng)D2，后備供電電路200包括與常規(guī)后備供電電路100中的升壓電路101、儲(chǔ)能電容器Cst、降壓電路103、和電源故障檢測(cè)單元105類似的升壓電路201、儲(chǔ)能電容器Cst、降壓電路203、和電源故障檢測(cè)單元205。后備供電電路200與常規(guī)后備供電電路100的區(qū)別在于，使用在輸入節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)之間正向連接的第一二極管(Dl)形成直接供電支路，并在降壓電路203與輸出節(jié)點(diǎn)之間添加正向連接的第二二極管(D2)。本實(shí)施例中，可以將從降壓電路203輸出的后備供電電壓設(shè)計(jì)為低于電源電壓(二者電壓差大于Dl的正向壓降)，且高于負(fù)載元件執(zhí)行數(shù)據(jù)保存操作的最低工作電壓(二者電壓差大于D2的正向壓降)。當(dāng)電源正常時(shí)，Dl導(dǎo)通，輸出節(jié)點(diǎn)處的電壓高于后備供電電壓，使得D2截止。此時(shí)，通過直接供電支路對(duì)負(fù)載元件供電。同時(shí)，通過充放電支路對(duì)儲(chǔ)能電容器Cst進(jìn)行充電。[0023]當(dāng)電源故障時(shí)，Dl截止，D2導(dǎo)通。此時(shí)，可以通過充放電支路對(duì)負(fù)載元件供電以便執(zhí)行數(shù)據(jù)保存操作。雖然本實(shí)施例中使用二極管來實(shí)現(xiàn)直接供電支路和充放電支路的開關(guān)，但本實(shí)用新型不限于此。也可以使用其他類型的開關(guān)元件根據(jù)電源狀態(tài)進(jìn)行開關(guān)。例如，可以使用根據(jù)電源故障檢測(cè)單元205輸出的電源故障檢測(cè)信號(hào)操作的受控開關(guān)元件來代替第一二極管和第二二極管的至少一個(gè)。為了避免開機(jī)時(shí)儲(chǔ)能電容器Cst的充電電流過大造成輸入節(jié)點(diǎn)處的沖擊電流，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，參見圖3，升壓電路201可以進(jìn)一步包括限流電路211，其限制儲(chǔ)能電容器Cst的充電電流。在本實(shí)用新型的后備供電電路中，在電源正常時(shí)通過直接供電支路對(duì)負(fù)載供電，從而可以單獨(dú)限制充放電支路的電流，提高了安全性，而且省去了保護(hù)電路的成本。由于儲(chǔ)能電容器的充電電流減小，需要的充電時(shí)間可能增加，電子設(shè)備啟動(dòng)和自檢通常需要若干秒時(shí)間，可以在此期間同時(shí)完成充電。另外，升壓電路的小電流設(shè)計(jì)也能夠降低系統(tǒng)的成本。雖然已經(jīng)圖示和描述本實(shí)用新型的示范性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以作出各種變更和修改并可以用等價(jià)物替換其元素而不背離本實(shí)用新型的真實(shí)范圍。
權(quán)利要求1.一種電子設(shè)備的后備供電電路，其通過輸入節(jié)點(diǎn)連接到電源，并通過輸出節(jié)點(diǎn)連接到該電子設(shè)備的負(fù)載元件，該后備供電電路包括: 儲(chǔ)能電容器，連接到充放電節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)后備電能以維持該充放電節(jié)點(diǎn)處的電壓； 升壓電路，連接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該充放電節(jié)點(diǎn)之間，將電源電壓升壓以將該儲(chǔ)能電容器充電；以及 降壓電路，連接在該充放電節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，將該充放電節(jié)點(diǎn)處的電壓降壓以產(chǎn)生后備供電電壓， 其特征在于，進(jìn)一步包括: 第一開關(guān)元件，連接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，在電源正常時(shí)接通，并在電源故障時(shí)斷開；以及 第二開關(guān)元件，連接在 該降壓電路與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，在電源正常時(shí)斷開，并在電源故障時(shí)接通。
2.如權(quán)利要求1所述的后備供電電路，其特征在于，第一開關(guān)元件包括正向連接的第一二極管，該后備供電電壓低于電源電壓，二者電壓差大于第一二極管的正向壓降，而且 第二開關(guān)元件包括正向連接的第二二極管，該后備供電電壓高于所述負(fù)載元件執(zhí)行數(shù)據(jù)保存操作的最低工作電壓，二者電壓差大于第二二極管的正向壓降。
3.如權(quán)利要求1所述的后備供電電路，其特征在于，該升壓電路進(jìn)一步包括限流電路，其限制該儲(chǔ)能電容器的充電電流。
4.如權(quán)利要求1所述的后備供電電路，其特征在于，進(jìn)一步包括電源故障檢測(cè)單元，其連接到該輸入節(jié)點(diǎn)以檢測(cè)電源故障，并產(chǎn)生指示電源故障檢測(cè)結(jié)果的電源故障檢測(cè)信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的后備供電電路，其特征在于，該電子設(shè)備是可編程邏輯控制器，所述負(fù)載元件包括中央處理器，其在該電源故障檢測(cè)信號(hào)指示電源故障時(shí)利用該后備供電電壓執(zhí)行數(shù)據(jù)保存操作。
6.如權(quán)利要求4所述的后備供電電路，其特征在于，第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的至少一個(gè)包括受控開關(guān)元件，其根據(jù)該電源故障檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行開關(guān)操作。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電子設(shè)備的后備供電電路，其通過輸入節(jié)點(diǎn)連接到電源，并通過輸出節(jié)點(diǎn)連接到該電子設(shè)備的負(fù)載元件，該后備供電電路包括儲(chǔ)能電容器，連接到充放電節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)后備電能以維持該充放電節(jié)點(diǎn)處的電壓；升壓電路，連接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該充放電節(jié)點(diǎn)之間，將電源電壓升壓以將該儲(chǔ)能電容器充電；以及降壓電路，連接在該充放電節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，將該充放電節(jié)點(diǎn)處的電壓降壓以產(chǎn)生后備供電電壓，其特征在于，進(jìn)一步包括第一開關(guān)元件，連接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，在電源正常時(shí)接通，并在電源故障時(shí)斷開；以及第二開關(guān)元件，連接在該降壓電路與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，在電源正常時(shí)斷開，并在電源故障時(shí)接通。
文檔編號(hào)H02J7/34GK202918041SQ20122054931
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者謝鑒 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公司