TWI750536B - 斷電預防系統 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種斷電預防系統,包含開關電路、能量儲存電路、電壓檢測電路以及控制電路。開關電路包含第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關。能量儲存電路連接開關電路。電壓檢測電路檢測輸入電壓源提供的輸入電壓以及能量儲存電路的儲存電壓。控制電路依據檢測的輸入電壓與儲存電壓,以控制開關電路。當輸入電壓大於第一門檻值時,開關電路允許輸入電壓對能量儲存電路充電。當輸入電壓小於一第二門檻值時,開關電路允許儲存電壓對輸入電壓源放電。第一門檻值大於第二門檻值。
Description
本發明涉及一種斷電預防系統,特別是涉及一種適用於固態儲存裝置的斷電預防系統。
隨著電力應用科技的發展,需要靠電力才能運作的電子設備不斷被開發出來,使得人們對於電力的需求與日俱增,以致於突然的斷電常常給人們的生活帶來衝擊與不便,對於工廠產線等其它應用中的設備,一旦中斷供電,往往會對業者或使用者造成重大的經濟損失。
本發明所要解決的技術問題在於,針對現有技術的不足提供一種斷電預防系統,包含開關電路、能量儲存電路、電壓檢測電路以及控制電路。開關電路包含第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關。第一開關的第一端連接輸入電壓源。第一開關的第二端連接第二開關的第一端。第二開關的第二端接地。第一開關與第二開關之間的節點通過電感連接第三開關與第四開關之間的節點。能量儲存電路連接第三開關的第一端。第三開關的第二端連接第四開關的第一端。第四開關的第二端接地。電壓檢測電路連接輸入電壓源以及能量儲存電路。電壓檢測電路配置以檢測出輸入電壓源提供的輸入電壓以及能量儲存電路的儲存電壓。控制電路連接電壓檢測電路以及
開關電路的控制端。控制電路配置以依據檢測出的輸入電壓與儲存電壓,以控制開關電路在多個模式下進行切換,此多個模式包含降壓模式、降升壓模式以及升壓模式。在各模式下,當輸入電壓大於第一門檻值時,開關電路允許輸入電壓對能量儲存電路充電。在各模式下,當輸入電壓小於一第二門檻值時,開關電路允許儲存電壓對輸入電壓源放電。第一門檻值大於第二門檻值。
在一態樣中,在儲存電壓對輸入電壓源放電的過程中,儲存電壓大於輸入電壓且儲存電壓與輸入電壓的差值大於第一差值門檻值時,控制電路控制開關電路操作在降壓模式下,第一開關維持開啟,第二開關關閉,第三開關與第四開關依據輸入電壓與儲存電壓的佔空比作互補切換。
在一態樣中,在儲存電壓對輸入電壓源放電的過程中,儲存電壓大於、等於或小於輸入電壓且儲存電壓與輸入電壓的差值小於第一差值門檻值以及小於一第二差值門檻值時,控制電路控制開關電路操作在一降升壓模式下,第一開關、第二開關、第三開關與第四開關依據輸入電壓與儲存電壓的佔空比作互補切換。
在一態樣中,在儲存電壓對輸入電壓源放電的過程中,輸入電壓大於儲存電壓且儲存電壓與輸入電壓的差值大於第二差值門檻值時,控制電路控制開關電路操作在升壓模式下,第三開關維持開啟,第四開關關閉,第一開關與第二開關依據輸入電壓與儲存電壓的佔空比作互補切換。
在一態樣中,在輸入電壓對能量儲存電路充電的過程中,並且輸入電壓小於儲存電壓且儲存電壓與輸入電壓的差值大於第一差值門檻值時,控制電路控制開關電路操作在升壓模式下,第三開關維持開啟,第四開關關閉,第一開關與第二開關依據輸入電壓與儲存電壓的佔空比作互補切換。
在一態樣中,在輸入電壓對能量儲存電路充電的過程中,輸入電壓大於、等於或小於儲存電壓且儲存電壓與輸入電壓的差值小於第一差值門檻值以及小於一第二差值門檻值時,控制電路控制開關電路操作在一降升壓模式下,第一開關、第二開關、第三開關與第四開關依據輸入電壓與儲存電壓的佔空比作互補切換。
在一態樣中,在輸入電壓對能量儲存電路充電的過程中,輸入電壓大於儲存電壓且儲存電壓與輸入電壓的差值大於第二差值門檻值時,控制電路控制開關電路操作在降壓模式下,第一開關維持開啟,第二開關關閉,第三開關與第四開關依據輸入電壓與儲存電壓的佔空比作互補切換。
在一態樣中,能量儲存電路包含多個電容,多個電容相互並聯,各電容的一端連接第三開關的第一端,各電容的另一端接地。
在一態樣中,斷電預防系統更包含輸入電容,連接輸入電壓源以及第一開關的第一端之間的節點。
在一態樣中,斷電預防系統更包含分壓電路,連接輸入電壓源以及電壓檢測電路,配置以分壓輸入電壓。
在一態樣中,斷電預防系統更包含分壓電路,連接第三開關的第一端以及電壓檢測電路,配置以分壓儲存電壓。
如上所述,本發明所提供斷電預防系統,其提供在降壓模式(buck mode)、降升壓模式(buck-boost mode)、升壓模式(boost mode)下皆可進行充電和放電的雙向作業,尤其是能量儲存電路的儲存電壓小於輸入電壓源的輸入電壓時,仍能維持輸入電壓。在輸入電壓源可正常供應電力時,對作為備用電源供應裝置的能量儲存電路進行充電,以在任何模式下發生異常斷電發生時,轉為由能量儲存電路提供儲存電壓至輸入電壓源,以供應給需要電力的電路元件,特別是提供至發生異常斷電時正在執行程序的電路元件,
例如固態儲存裝置正在存取數據。其結果為,取得備用電力的電路元件,可使用儲存電壓執行未完成的程序,避免因異常斷電導致程序出現錯誤,造成需等待一段時間復電並在復電後需重新執行程序。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式,然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明,並非用來對本發明加以限制。
100:開關電路
200:能量儲存電路
300:電壓檢測電路
400:控制電路
VIN:輸入電壓
Q1:第一開關
Q2:第二開關
Q3:第三開關
Q4:第四開關
L:電感
N1、N2:節點
Cin:輸入電容
R1:第一電阻
R2:第二電阻
R3:第三電阻
R4:第四電阻
C1~C8:電容
VS:儲存電壓
IL:電流
MD:模式切換訊號
CR:充放電指示訊號
Step1~Step6:程序
圖1為本發明實施例的斷電預防系統的電路佈局圖。
圖2為本發明實施例的斷電預防系統的細部電路佈局圖。
圖3為本發明實施例的斷電預防系統在升壓模式、降升壓模式、降壓模式以及斷電模式下的訊號波形圖。
圖4為本發明實施例的斷電預防系統在升壓模式下的訊號波形圖。
圖5為本發明實施例的斷電預防系統在降壓模式下的訊號波形圖。
圖6為本發明實施例的斷電預防系統在降升壓模式時的訊號波形圖。
圖7為本發明實施例的斷電預防系統在升壓模式以及斷電模式下的訊號波形圖。
圖8為本發明實施例的斷電預防系統在升壓模式下的訊號波形圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式,本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用,本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用,在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外,本發明的附圖僅為簡單示意說明,並非依實際尺寸的描繪,事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容,但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是,雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者訊號,但這些元件或者訊號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件,或者一訊號與另一訊號。另外,本文中所使用的術語“或”,應視實際情況可能包含相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
請參閱圖1,其為本發明實施例的斷電預防系統的電路佈局圖。如圖1所示,本實施例的斷電預防系統包含開關電路100、能量儲存電路200、電壓檢測電路300以及控制電路400。
能量儲存電路200作為輸入電壓源斷電時的備用電源或備用電源供應裝置。在正常供電的情況下,由輸入電壓源供應輸入電壓VIN,以對能量儲存電路200充電,使能量儲存電路200儲存一儲存電壓,作為輸入電壓VIN的備用電力。在輸入電壓源發生斷電而無法提供輸入電壓VIN時,則轉為由能量儲存電路200供應儲存電壓。例如,輸入電壓源可為5V低壓USB或19V轉接器(adapter)電壓,甚至可供應更高電壓的輸入電壓源,用以對能量儲存電路200進行充電。
開關電路100連接在輸入電壓源以及能量儲存電路200之間。開關電路100包含第一開關Q1、第二開關Q2、第三開關Q3以及第四開關Q4。第
一開關Q1的第一端連接輸入電壓源,此輸入電壓源連接節點N1。換言之,第一開關Q1的第一端連接輸入電壓源與開關電路100之間的節點N1。第一開關Q1的第二端連接第二開關Q2的第一端。第二開關Q2的第二端接地。
第一開關Q1與第二開關Q2之間的節點通過電感L連接第三開關Q3與第四開關Q4之間的節點。第三開關Q3的第一端連接能量儲存電路200。換言之,第三開關Q3的第一端連接開關電路100與能量儲存電路200之間的節點N2。第三開關Q3的第二端連接第四開關Q4的第一端。第四開關Q4的第二端接地。
輸入電壓源可提供輸入電壓VIN以先對輸入電容Cin充電,使得在正常供電模式下,可由輸入電容Cin放電,以對能量儲存電路200進行充電,使能量儲存電路200具有儲存電壓。而當輸入電壓源發生斷電或被移除時而無法提供輸入電壓VIN時,能量儲存電路200可進行放電,其放電電流通過開關電路100流至輸入電壓源,以使輸入電壓源或輸入電容Cin具有一目標電壓例如輸入電壓VIN。
電壓檢測電路300連接輸入電壓源以及能量儲存電路200。在輸入電壓源對能量儲存電路200進行充電,或能量儲存電路200對輸入電壓源進行放電的過程中,電壓檢測電路300可檢測輸入電壓源的輸入電壓VIN例如節點N1的電壓,以及檢測能量儲存電路200的儲存電壓例如節點N2的電壓。
可選擇性地,電壓檢測電路300以及輸入電壓源之間設置第一分壓電路。第一分壓電路可包含第一電阻R1以及第二電阻R2。電壓檢測電路300連接第一電阻R1以及第二電阻R2之間的節點,以檢測此節點的電壓,其為輸入電壓源的輸入電壓VIN例如節點N1的電壓的分壓。
可選擇性地,電壓檢測電路300以及能量儲存電路200之間設置第二分壓電路。第二分壓電路可包含第三電阻R3以及第四電阻R4。電壓檢測
電路300連接第三電阻R3以及第四電阻R4的節點,以檢測此節點的電壓,其為能量儲存電路200的儲存電壓例如節點N2的電壓的分壓。
控制電路400連接電壓檢測電路300以及開關電路100的第一開關Q1的控制端、第二開關Q2的控制端、第三開關Q3的控制端以及第四開關Q4的控制端。控制電路400配置以依據電壓檢測電路300所檢測的輸入電壓源的輸入電壓VIN與能量儲存電路200的儲存電壓,以控制開關電路100的啟閉。
控制電路400控制開關電路100允許輸入電壓源提供輸入電壓VIN對能量儲存電路200充電。替換地,控制電路400控制開關電路100允許能量儲存電路200的儲存電壓對輸入電壓源放電。
請參閱圖2,其為本發明實施例的斷電預防系統的細部電路佈局圖。圖2與圖1的相同之處不在此贅述。如圖2所示,能量儲存電路200可包含一或多個電容。在本實施例中,能量儲存電路200包含多個電容C1~C8,其可為各種耐壓材質電容,在此僅舉例說明,本發明不以此為限。這些電容C1~C8相互並聯。每個電容C1~C8的一端連接開關電路100的第三開關Q3的第一端,即連接節點N2。每個電容C1~C8的另一端則接地。節點N2的電壓可支援各種不同類型的電容耐壓。
請一併參閱圖2~圖4,其中圖3為本發明實施例的斷電預防系統在升壓模式、降升壓模式、降壓模式以及斷電模式下的訊號波形圖;圖4為本發明實施例的斷電預防系統在升壓模式下的訊號波形圖。
如圖3所示,本實施例的斷電預防系統的開關模組進行切換的作業,可分成六階程序Step1~Step6,可依序執行,在執行完後可重複執行。
首先,如圖1所示的控制電路400可預先設定第一門檻值以及第二門檻值,作為開關電路100進行切換的依據。
當控制電路400判斷電壓檢測電路300檢測到的輸入電壓源的輸
入電壓VIN例如5V,或第一分壓電路的第一電阻R1以及第二電阻R2之間的輸入電壓VIN的一分壓電壓,大於第一門檻值時,控制電路400控制開關電路100允許輸入電壓VIN對能量儲存電路200充電。
如圖4所示,在輸入電壓VIN對能量儲存電路200充電的過程中,輸入電壓VIN小於儲存電壓VS且儲存電壓VS與輸入電壓VIN的差值大於一第一差值門檻值(即儲存電壓VS遠大於輸入電壓VIN)時,控制電路400控制開關電路100操作在第一階程序Step1的升壓模式下,此時模式切換訊號MD1、MD2皆為低準位。在此情況下,如圖2所示的控制電路400維持開啟第三開關Q3,並控制第一開關Q1與第二開關Q2依據輸入電壓VIN與儲存電壓VS的一佔空比(Duty Ratio)作互補切換,但維持關閉第四開關Q4。此時,充放電指示訊號CR為高準位,開關電路100允許輸入電壓源提供輸入電壓VIN,以充電能量儲存電路200的儲存電壓VS,例如圖4所示充電至35V。
在輸入電壓源或輸入電容Cin提供輸入電壓VIN,以對能量儲存電路200充電的過程中,能量儲存電路200的儲存電壓VS將逐漸上升,而輸入電壓源的輸入電壓VIN以及流過如圖1所示的電感L的電流IL下降。
請一併參閱圖2~圖5,其中圖3為本發明實施例的斷電預防系統在升壓模式、降升壓模式、降壓模式以及斷電模式下的訊號波形圖;圖5為本發明實施例的斷電預防系統在降壓模式下的訊號波形圖。
當電壓檢測電路300檢測到輸入電壓源或輸入電容Cin的輸入電壓VIN,或是第一分壓電路的第一電阻R1以及第二電阻R2之間的輸入電壓VIN的一分壓電壓,小於第二門檻值例如儲存電壓VS時,控制電路400控制開關電路100允許儲存電壓VS對輸入電壓源放電。
如圖5所示,在儲存電壓VS對輸入電壓源放電的過程中,輸入電壓源的輸入電壓VIN小於儲存電壓VS且儲存電壓VS與輸入電壓VIN
的差值大於一第一差值門檻值(即儲存電壓VS遠大於輸入電壓VIN)時,控制電路400控制開關電路100操作在第二階程序Step2的降壓模式下。
相反地,在實務上,當電壓檢測電路300檢測到輸入電壓源或輸入電容Cin的輸入電壓VIN,或是輸入電壓VIN的一分壓電壓,大於第一門檻值時,控制電路400控制開關電路100允許輸入電壓VIN對能量儲存電路200充電。在輸入電壓VIN對能量儲存電路200充電的過程中,輸入電壓VIN大於儲存電壓VS且儲存電壓VS與輸入電壓VIN的差值大於一第二差值門檻值(即儲存電壓VS遠小於輸入電壓VIN)時,控制電路400控制開關電路100操作降壓模式下。
在第二階程序Step2的降壓模式下,模式切換訊號MD1轉為高準位,模式切換訊號MD2為低準位,如圖2所示的控制電路400維持開啟開關電路100的第一開關Q1,並控制第三開關Q3與第四開關Q4依據輸入電壓VIN與儲存電壓VS的一佔空比作互補切換,但維持關閉第二開關Q2。此時,如圖5所示,能量儲存電路200以及如圖2所示的電感L對輸入電壓源進行放電,能量儲存電路200的儲存電壓VS以及電感L的電流IL逐漸下降,此時充放電指示訊號CR為低準位。
請一併參閱圖2~圖6,圖6為本發明實施例的斷電預防系統在降升壓模式下的訊號波形圖。
當電壓檢測電路300檢測到輸入電壓源或輸入電容Cin的輸入電壓VIN,或是第一電阻R1以及第二電阻R2之間的輸入電壓VIN的一分壓電壓,小於第二門檻值例如儲存電壓VS時,控制電路400控制開關電路100允許儲存電壓VS對輸入電壓源放電。
如圖6所示,在儲存電壓VS對輸入電壓源放電的過程中,輸入電壓VIN大於、等於或小於儲存電壓VS且輸入電壓VIN與儲存電壓VS之
間的差值小於一第一差值門檻值以及小於一第二差值門檻值(即輸入電壓VIN接近儲存電壓VS)時,控制電路400控制開關電路100操作在第三階程序Step3的降升壓模式。
在第三階程序Step3的降升壓模式下,模式切換訊號MD1轉為低準位,模式切換訊號MD2保持為低準位,能量儲存電路200持續經由電感L對輸入電壓源進行放電,使得能量儲存電路200的儲存電壓VS逐漸下降,而輸入電壓源的輸入電壓VIN逐漸上升,電感L的電感電流IL會逐漸下降,接著逐漸上升,此時充放電指示訊號CR為低準位。其結果為,能量儲存電路200的儲存電壓VS大於或等於輸入電壓源的輸入電壓VIN。
相反地,在實務上,在輸入電壓VIN對儲存電壓VS充電的過程中,輸入電壓VIN大於、等於或小於儲存電壓VS且輸入電壓VIN與儲存電壓VS之間的差值小於一第一差值門檻值以及小於一第二差值門檻值(即輸入電壓VIN接近儲存電壓VS)時,控制電路400控制開關電路100操作在降升壓模式。
在降升壓模式,如圖2所示的控制電路400控制第一開關Q1、第二開關Q2、第三開關Q3與第四開關Q4依據輸入電壓VIN與儲存電壓VS的一佔空比作互補切換。
請一併參閱圖2~圖8,圖7為本發明實施例的斷電預防系統在升壓模式以及斷電模式下的訊號波形圖;圖8為本發明實施例的斷電預防系統在升壓模式下的訊號波形圖。
當電壓檢測電路300檢測到輸入電壓源或輸入電容Cin的輸入電壓VIN,或是第一電阻R1以及第二電阻R2之間的輸入電壓VIN的一分壓電壓,小於第二門檻值例如儲存電壓VS時,控制電路400控制開關電路100允許儲存電壓VS對輸入電壓源放電。
如圖7所示,在儲存電壓VS對輸入電壓源放電的過程中,輸入電壓VIN大於儲存電壓VS且儲存電壓VS與輸入電壓VIN的差值大於一第二差值門檻值(即儲存電壓VS遠小於輸入電壓VIN)時,控制電路400控制開關電路100操作在如圖7所示的第四階程序Step4的升壓模式下,此時模式切換訊號MD1為低準位,模式切換訊號MD2為高準位,控制電路400維持開啟第三開關Q3,並控制第一開關Q1與第二開關Q2依據輸入電壓VIN與儲存電壓VS的一佔空比作互補切換,但維持關閉第四開關Q4,以允許輸入電壓源的輸入電壓VIN通過電感L對能量儲存電路200的儲存電壓VS開始進行充電,此時放電指示訊號CR為低準位。
在如圖8所示的第五階程序Step5中,模式切換訊號MD1、MD2皆為低準位,斷電預防系統的總電源被正常或異常關閉,使得開關電路100的第一開關至第四開關Q1~Q4為關閉狀態,此時充放電指示訊號CR從低準位轉為高準位且接著逐漸從高準位轉為低準位。在如圖8所示的第六階程序Step6下,模式切換訊號MD1、MD2皆為低準位,當斷電預防系統的總電源開啟,使輸入電壓源的輸入電壓VIN復電例如5V時,可對能量儲存電路200再次充電,此時充放電指示訊號CR為高準位。
[實施例的有益效果]
綜上所述,本發明的有益效果在於,本發明所提供斷電預防系統,其提供在降壓模式、降升壓模式、升壓模式下皆可進行充電和放電的雙向作業,尤其是能量儲存電路的儲存電壓小於輸入電壓源的輸入電壓時,仍能維持輸入電壓。在輸入電壓源可正常供應電力時,對作為備用電源供應裝置的能量儲存電路進行充電,以在任何模式下發生異常斷電發生時,轉為由能量儲存電路提供儲存電壓至輸入電壓源,以供應給需要電力的電路元件,特別是提供至發生異常斷電時正在執行程序的電路元件,例如固態儲存裝置
正在存取數據。其結果為,取得備用電力的電路元件,可使用儲存電壓執行未完成的程序,避免因異常斷電導致程序出現錯誤,造成需等待一段時間復電並在復電後需重新執行程序。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例,並非因此侷限本發明的申請專利範圍,所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化,均包含於本發明的申請專利範圍內。
100:開關電路
200:能量儲存電路
300:電壓檢測電路
400:控制電路
VIN:輸入電壓
Q1:第一開關
Q2:第二開關
Q3:第三開關
Q4:第四開關
L:電感
N1、N2:節點
Cin:輸入電容
R1:第一電阻
R2:第二電阻
R3:第三電阻
R4:第四電阻
C1~C8:電容
Claims (10)
- 一種斷電預防系統,包含:一開關電路,包含一第一開關、一第二開關、一第三開關以及一第四開關,該第一開關的第一端連接一輸入電壓源以及該第一開關的第二端連接該第二開關的第一端,該第二開關的第二端接地,該第一開關與該第二開關之間的節點通過一電感連接該第三開關與該第四開關之間的節點;一能量儲存電路,連接該第三開關的第一端,該第三開關的第二端連接該第四開關的第一端,該第四開關的第二端接地;一電壓檢測電路,連接該輸入電壓源以及該能量儲存電路,配置以檢測出該輸入電壓源提供的一輸入電壓以及該能量儲存電路的一儲存電壓;以及一控制電路,連接該電壓檢測電路以及該開關電路的控制端,配置以依據檢測出的該輸入電壓與該儲存電壓,以控制該開關電路運作;其中,當該輸入電壓大於一第一門檻值時,該開關電路允許該輸入電壓對該能量儲存電路充電;其中,當該輸入電壓小於一第二門檻值時,該開關電路允許該儲存電壓對該輸入電壓源放電;其中該第一門檻值大於該第二門檻值;其中在該儲存電壓對該輸入電壓源放電的過程中,當該儲存電壓大於該輸入電壓且該儲存電壓與該輸入電壓的差值大於一第一差值門檻值時,該控制電路控制該第一開關維持開啟,該第二開關關閉,該第三開關與該第四開關依據該輸入電壓與該儲存電壓的一佔空比作互補切換。
- 如申請專利範圍第1項所述的斷電預防系統,其中在該儲存電壓對該輸入電壓源放電的過程中,當該儲存電壓大於、等於或 小於該輸入電壓且該儲存電壓與該輸入電壓的差值小於該第一差值門檻值以及小於一第二差值門檻值時,該控制電路控制該第一開關、該第二開關、該第三開關與該第四開關依據該輸入電壓與該儲存電壓的該佔空比作互補切換。
- 如申請專利範圍第1項所述的斷電預防系統,其中在該儲存電壓對該輸入電壓源放電的過程中,當該輸入電壓大於該儲存電壓且該儲存電壓與該輸入電壓的差值大於一第二差值門檻值時,該控制電路控制該第三開關維持開啟,該第四開關關閉,該第一開關與該第二開關依據該輸入電壓與該儲存電壓的該佔空比作互補切換。
- 如申請專利範圍第1項所述的斷電預防系統,其中在該輸入電壓對該能量儲存電路充電的過程中,當該輸入電壓小於該儲存電壓且該儲存電壓與該輸入電壓的差值大於該第一差值門檻值時,該控制電路控制該第三開關維持開啟,該第四開關關閉,該第一開關與該第二開關依據該輸入電壓與該儲存電壓的該佔空比作互補切換。
- 如申請專利範圍第1項所述的斷電預防系統,其中在該輸入電壓對該能量儲存電路充電的過程中,當該輸入電壓大於、等於或小於該儲存電壓且該儲存電壓與該輸入電壓的差值小於該第一差值門檻值以及小於一第二差值門檻值時,該控制電路控制該第一開關、該第二開關、該第三開關與該第四開關依據該輸入電壓與該儲存電壓的該佔空比作互補切換。
- 如申請專利範圍第1項所述的斷電預防系統,其中在該輸入電壓對該能量儲存電路充電的過程中,當該輸入電壓大於該儲存電壓且該儲存電壓與該輸入電壓的差值大於該第二差值門檻值時,該控制電路控制該第一開關維持開啟,該第二開關關閉,該第三開關與該第四開關依據該輸入電壓與該儲存電壓的該佔 空比作互補切換。
- 申請專利範圍第1項所述的斷電預防系統,其中該能量儲存電路包含多個電容,該多個電容相互並聯,各該電容的一端連接該第三開關的第一端,各該電容的另一端接地。
- 如申請專利範圍第1項所述的斷電預防系統,更包含一輸入電容,連接該輸入電壓源以及該第一開關的第一端之間的節點。
- 如申請專利範圍第1項所述的斷電預防系統,更包含一分壓電路,連接該輸入電壓源以及該電壓檢測電路,配置以分壓該輸入電壓。
- 如申請專利範圍第1項所述的斷電預防系統,更包含一分壓電路,連接該第三開關的第一端以及連接該電壓檢測電路,配置以分壓該儲存電壓。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201703410A (zh) * | 2015-07-01 | 2017-01-16 | 茂達電子股份有限公司 | 升降壓轉換器及其控制電路 |
| TW201720031A (zh) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | Lunghwa Univ Of Science And Tech | 一種具自適應相移角控制機制之雙向直流-直流轉換器 |
| TW201810905A (zh) * | 2016-07-05 | 2018-03-16 | 國立臺北科技大學 | 雙向電力轉換器及其操作方法 |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| TW201703410A (zh) * | 2015-07-01 | 2017-01-16 | 茂達電子股份有限公司 | 升降壓轉換器及其控制電路 |
| TW201720031A (zh) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | Lunghwa Univ Of Science And Tech | 一種具自適應相移角控制機制之雙向直流-直流轉換器 |
| TW201810905A (zh) * | 2016-07-05 | 2018-03-16 | 國立臺北科技大學 | 雙向電力轉換器及其操作方法 |
| TW201933747A (zh) * | 2018-01-26 | 2019-08-16 | 茂達電子股份有限公司 | 快速負載暫態響應的電壓轉換器 |
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