TWI820741B - 雙輸入之電源切換系統及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
一種雙輸入之電源切換系統包括第一直流電源、第二直流電源、直流轉換電路以及增壓電路。第一直流電源提供第一直流電壓,第二直流電源提供第二直流電壓。直流轉換電路接收第一直流電壓或第二直流電壓作為輸入電壓,且轉換輸入電壓對負載供電。增壓電路耦接直流轉換電路的輸入側、第一直流電源的輸出側以及第二直流電源的輸出側,用以在第一直流電源停止供電導致該輸入電壓掉電時,提供維持電壓來拉升該輸入電壓,使得該輸入電壓抵達大於該第二直流電壓的一特定電壓後自然下降至小於或等於該第二直流電壓。
Description
本發明係有關一種電源切換系統及其操作方法,尤指一種雙輸入之直流電源切換系統及其操作方法。
在雙輸入電源切換系統的應用中,電源開關用來將一輸入電源(第一輸入電源)切換至另一輸入電源(第二輸入電源),以因應當遇到斷電或停電的時候能持續供電給負載。然而,若直接將第一輸入電源切換至第二輸入電源(例如,硬切換),則兩輸入電源之間的電壓差將在切換的瞬間產生大電流(或稱突波電流或湧浪電流,inrush current)。湧浪電流可能損壞電源切換系統的輸入端的開關元件。或者,針對輸入電源的電源保護機制,湧浪電流可能會導致輸入電流超過最大安全電流而觸發電源保護機制,使得輸入電源自動關閉。再者,於電源保護機制中,因為功率等於電流與電壓的乘積(P=I*V),因此當湧浪電流導致輸入電流上升時,輸入電源會自動降低輸入電壓來維持額定輸出功率,進而導致前級電源能力不足,發生整個系統無預警地關機(停機)。
以雙輸入交流電源的應用為例,通過在交流電源於相位切換的零電壓時進行電源切換,可避免雙交流電源之間的電壓差所導致的湧浪電流。然而,在雙輸入直流電源的應用中,雙直流電源之間的電壓差將是無可避免的,也就無可避免湧浪電流的產生了。
為此,如何設計出一種雙輸入之直流電源切換系統及其操作方法,解決現有技術所存在的問題與技術瓶頸,乃業界的重要課題。
本發明之一目的在於提供一種雙輸入之電源切換系統,解決現有技術之問題。
為達成前揭目的,本發明所提出的雙輸入之電源切換系統包括第一直流電源、第二直流電源、直流轉換電路以及增壓電路。第一直流電源用以提供第一直流電壓。第二直流電源用以提供第二直流電壓。直流轉換電路耦接第二直流電源的輸出側以及第一直流電源的輸出側,用以接收第一直流電壓或第二直流電壓作為輸入電壓,且轉換輸入電壓對負載供電。增壓電路耦接直流轉換電路的輸入側、第一直流電源的輸出側以及第二直流電源的輸出側,用以在第一直流電源停止供電導致輸入電壓掉電時,提供維持電壓來拉升輸入電壓,使得輸入電壓抵達大於第二直流電壓的特定電壓後自然下降至小於或等於第二直流電壓。
藉由所提出的雙輸入之電源切換系統,可實現當第一直流電源停止供電導致輸入電壓掉電時,通過啟動增壓電路提供維持電壓來拉升輸入電壓,可在輸入電壓掉電時維持負載運作;同時,增壓電路使得維持電壓抵達大於第二直流電壓的特定電壓,可避免第一直流電壓與第二直流電壓之間的電壓差所導致的湧浪電流,進而保護電源切換系統;再者,在增壓電路已關閉之後,輸入電壓可自然地從較高的特定電壓銜接到較低的第二直流電壓,且輸入電壓自然下降的過程中不會產生湧浪電流。
本發明之另一目的在於提供一種雙輸入之電源切換系統之操作方法,解決現有技術之問題。
為達成前揭目的,本發明所提出的雙輸入之電源切換系統之操作方法包括:(a)、由第一直流電源提供第一直流電壓作為輸入電壓,且轉換輸入電壓對負載供電;(b)、判斷輸入電壓是否掉電;(c)、輸入電壓掉電時,啟動增壓電路,以逐漸增大維持電壓作為輸入電壓;(d)、判斷輸入電壓是否已抵達特定電壓;(e)、直到維持電壓已抵達特定電壓並維持了一段特定時間,切換由第二直流電源提供第二直流電壓作為輸入電壓。
藉由所提出的雙輸入之電源切換系統之操作方法,可實現當第一直流電源停止供電導致輸入電壓掉電時,通過啟動增壓電路提供維持電壓來拉升輸入電壓,可在輸入電壓掉電時維持負載運作;同時,增壓電路使得維持電壓抵達大於第二直流電壓的特定電壓,可避免第一直流電壓與第二直流電壓之間的電壓差所導致的湧浪電流,進而保護電源切換系統;再者,在增壓電路已關閉之後,輸入電壓可自然地從較高的特定電壓銜接到較低的第二直流電壓,且輸入電壓自然下降的過程中不會產生湧浪電流。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效,請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖,相信本發明之目的、特徵與特點,當可由此得一深入且具體之瞭解,然而所附圖式僅提供參考與說明用,並非用來對本發明加以限制者。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明,配合圖式說明如下。
請參見圖1所示,其係為本發明第一實施例雙輸入之電源切換系統1的方塊圖。本發明雙輸入之電源切換系統1用於雙直流輸入之應用,尤指使用第一開關SW
1、第二開關SW
2將第一直流電源V
DC1切換至第二直流電源V
DC2,以因應當遇到斷電或停電的狀況能持續供電給負載100。第一直流電源V
DC1和第二直流電源V
DC2中的一者可以是備援電源(backup power)。
雙輸入之電源切換系統1包括第一直流電源V
DC1、第二直流電源V
DC2、第一開關SW
1、第二開關SW
2、直流轉換電路10、增壓電路20以及控制電路30。第一直流電源V
DC1用以提供第一直流電壓V
1。第二直流電源V
DC2用以提供第二直流電壓V
2。直流轉換電路10的輸入側耦接於第一直流電源V
DC1與第二直流電源V
DC2,用以接收第一直流電壓V
1或第二直流電壓V
2作為直流轉換電路10的輸入電壓V
IN。直流轉換電路10更用以轉換第一直流電壓V
1或第二直流電壓V
2為輸出電壓V
OUT進而對負載100供電,以維持負載100運作。
第一開關SW
1耦接於第一直流電源V
DC1的輸出側與直流轉換電路10的輸入側之間,其中當第一開關SW
1導通時,第一直流電壓V
1提供至直流轉換電路10作為輸入電壓V
IN。第二開關SW
2耦接於第二直流電源V
DC2的輸出側與直流轉換電路10的輸入側之間,其中當第二開關SW
2導通時,第二直流電壓V
2提供至直流轉換電路10作為輸入電壓V
IN。
第一直流電源V
DC1通過第一開關SW
1耦接至直流轉換電路10的輸入側,第二直流電源V
DC2通過第二開關SW
2耦接至直流轉換電路10的輸入側。當第一開關SW
1導通時,第一直流電壓V
1提供至直流轉換電路10;或者,當第二開關SW
2導通時,第二直流電壓V
2提供至直流轉換電路10。因此,第一開關SW
1與第二開關SW
2扮演輸入電源切換的角色。於一實施例中,第一開關SW
1與第二開關SW
2可以是繼電器。
增壓電路20耦接直流轉換電路10的輸入側、第一直流電源V
DC1的輸出側和第二直流電源V
DC2的輸出側,且用以在第一直流電源V
DC1停止供電導致輸入電壓V
IN掉電時,提供維持電壓V
BUCK來拉升輸入電壓V
IN。換一角度而言,第一直流電源V
DC1、第二直流電源V
DC2、增壓電路20與直流轉換電路10為並聯耦接,意即第一直流電壓V
1的正負極性、第二直流電壓V
2的正負極性以及維持電壓V
BUCK的正負極性分別耦接至直流轉換電路10的輸入側的正極端與負極端(即輸入電壓V
IN的正負極性)。
控制電路30耦接於第一開關SW
1、第二開關SW
2、直流轉換電路10以及增壓電路20,用以根據直流轉換電路10的輸入電壓V
IN,產生第一控制訊號C
1至第一開關SW
1、產生第二控制訊號C
2至第二開關SW
2以及產生增壓訊號C
A至增壓電路20。
在操作上,當控制電路30偵測到第一直流電源V
DC1提供第一直流電壓V
1作為輸入電壓V
IN時,控制電路30通過第一控制訊號C
1來導通第一開關SW
1。或者當控制電路30偵測到第二直流電源V
DC2提供第二直流電壓V
2作為輸入電壓V
IN時,控制電路30通過第二控制訊號C
2來導通第二開關SW
2。當控制電路30偵測到第一直流電源V
DC1停止供電導致輸入電壓V
IN掉電時,例如異常斷電或者過壓、欠壓、欠相所致之電壓異常或使用者自主更換電源,控制電路30通過增壓訊號C
A來啟動增壓電路20。增壓電路20根據增壓訊號C
A來增大維持電壓V
BUCK,並提供維持電壓V
BUCK至直流轉換電路10來拉升輸入電壓V
IN。直到維持電壓V
BUCK抵達大於第二直流電壓V
2的特定電壓時,控制電路30通過增壓訊號C
A來關閉增壓電路20,並通過第一控制訊號C
1來關閉第一開關SW
1。直到特定電壓維持了一段特定時間,控制電路30通過第二控制訊號C
2來導通第二開關SW
2,使得第二直流電源V
DC2提供第二直流電壓V
2作為輸入電壓V
IN對負載100進行供電。
如此一來,當第一直流電源V
DC1停止供電導致輸入電壓V
IN掉電時,增壓電路20提供維持電壓V
BUCK來拉升輸入電壓V
IN,以維持負載100運作;同時,增壓電路20使得輸入電壓V
IN(或維持電壓V
BUCK)抵達大於第二直流電壓V
2的特定電壓後自然下降至小於或等於第二直流電壓V
2,以避免第一直流電壓V
1與第二直流電壓V
2之間的電壓差所導致的湧浪電流,進而保護雙輸入之電源切換系統1。
請參見圖2所示,其係為本發明第二實施例雙輸入之電源切換系統2的方塊圖。在圖1和圖2中,相同功能的元件以相同標號表示,但不以限制本發明。如圖2所示,雙輸入之電源切換系統2包括第一直流電源V
DC1(圖2未示,可參見圖1)、第二直流電源V
DC2(圖2未示,可參見圖1)、第一開關SW
3、第二開關SW
4、直流轉換電路10、增壓電路20以及控制電路32。
於一實施例中,雙輸入之電源切換系統1、2更包括第一輸入保護電路F
1和第二輸入保護電路F
2;第一輸入保護電路F
1串聯耦接於第一直流電源V
DC1與第一開關SW
3之間的正極路徑;第二輸入保護電路F
2串聯耦接於第二直流電源V
DC2與第二開關SW
4之間的正極路徑;其中輸入保護電路F
1、F
2可以是各種類型的保險絲,例如電流、電壓、溫度保險絲等。
於一實施例中,雙輸入之電源切換系統1、2更包括電磁兼容濾波器(圖1、2未示),其可內建於直流轉換電路10,或是並聯耦接於直流轉換電路10的輸入側,用以對輸入電壓V
IN進行濾波。
第一開關SW
3包括第一功率電晶體Q
11、第二功率電晶體Q
12、第三功率電晶體Q
13以及第四功率電晶體Q
14。第一功率電晶體Q
11與第二功率電晶體Q
12背對背連接形成雙向導通的一組開關組,其串聯耦接於第一直流電源V
DC1與直流轉換電路10之間的正極路徑。第三功率電晶體Q
13與第四功率電晶體Q
14背對背連接形成雙向導通的一組開關組,其串聯耦接於第一直流電源V
DC1與直流轉換電路10之間的負極路徑。
同樣地,第二開關SW
4包括第五功率電晶體Q
21、第六功率電晶體Q
22、第七功率電晶體Q
23以及第八功率電晶體Q
24。第五功率電晶體Q
21與第六功率電晶體Q
22背對背連接形成雙向導通的一組開關組,其串聯耦接於第二直流電源V
DC2與直流轉換電路10之間的正極路徑。第七功率電晶體Q
23與第八功率電晶體Q
24背對背連接形成雙向導通的一組開關組,其串聯耦接於第二直流電源V
DC2與直流轉換電路10之間的負極路徑。於本發明第二實施例中,功率電晶體Q
11、Q
12、Q
13、Q
14、Q
21、Q
22、Q
23、Q
24為N通道增強型功率場效電晶體(N-channel enhancement type power MOSFET),然而本領域具通常知識者可根據實際需求將N通道電晶體替換為P通道電晶體並適當修飾控制訊號位準,但不限於此。
控制電路32耦接於第一開關SW
3、第二開關SW
4、直流轉換電路10以及增壓電路20,用以根據直流轉換電路10的輸入電壓V
IN,產生第一控制訊號S
1和第三控制訊號S
3至第一開關SW
3、產生第二控制訊號S
2和第四控制訊號S
4至第二開關SW
4以及產生增壓訊號C
A至增壓電路20。於圖1和2的實施例中,控制電路30、32可以是任意類型的控制電路,例如但不限於數位式或類比式的微控制器、微處理器、通用集成電路或專用集成電路。
在操作上,當控制電路32偵測到第一直流電源V
DC1提供第一直流電壓V
1作為輸入電壓V
IN時,控制電路32通過第一控制訊號S
1來導通第一開關SW
3的第一功率電晶體Q
11、第三功率電晶體Q
13和第四功率電晶體Q
14,並通過第三控制訊號S
3來導通第一開關SW
3的第二功率電晶體Q
12。當控制電路32偵測到第一直流電壓V
1掉電導致輸入電壓V
IN掉電時,控制電路32通過增壓訊號C
A來啟動增壓電路20。增壓電路20根據增壓訊號C
A來增大維持電壓V
BUCK,並提供維持電壓V
BUCK至直流轉換電路10來拉升輸入電壓V
IN。
當輸入電壓V
IN開始拉升時,控制電路32通過第三控制訊號S
3來關閉第二功率電晶體Q
12。直到維持電壓V
BUCK抵達大於第二直流電壓V
2的特定電壓時,控制電路32通過增壓訊號C
A來關閉增壓電路20,並通過第一控制訊號S
1來關閉第一開關SW
3的第一功率電晶體Q
11、第三功率電晶體Q
13和第四功率電晶體Q
14。直到輸入電壓V
IN在特定電壓維持了一段特定時間,控制電路32通過第二控制訊號S
2來導通第二開關SW
4的第五功率電晶體Q
21、第七功率電晶體Q
23和第八功率電晶體Q
24,以預備第二直流電源V
DC2提供第二直流電壓V
2。直到輸入電壓V
IN自然下降到小於或等於第二直流電壓V
2,控制電路32通過第四控制訊號S
4來導通第二開關SW
4的第六功率電晶體Q
22,使得第二直流電源V
DC2提供第二直流電壓V
2作為輸入電壓V
IN。或者,第六功率電晶體Q
22的本體二極體自然地順向導通,使得第二直流電源V
DC2提供第二直流電壓V
2作為輸入電壓V
IN。
如此一來,當第一直流電壓V
1掉電導致輸入電壓V
IN掉電時,增壓電路20提供維持電壓V
BUCK來拉升輸入電壓V
IN,以維持負載100運作;同時,增壓電路20使得維持電壓V
BUCK抵達大於第二直流電壓V
2的特定電壓後自然下降至小於或等於第二直流電壓V
2,以避免第一直流電壓V
1與第二直流電壓V
2之間的電壓差所導致的湧浪電流,進而保護電源切換系統2。
請參見圖3,其為本發明雙輸入之電源切換系統1、2之增壓電路20被啟動之示意波形圖,配合參見圖1與圖2。在時間t1之前,第一直流電源V
DC1提供第一直流電壓V
1(例如48伏特),第一開關SW
1、SW
3導通以傳遞第一直流電壓V
1給直流轉換電路10作為輸入電壓V
IN。在時間t1與t2之間,第一直流電壓V
1掉電導致輸入電壓V
IN掉電到電源切換系統1、2的最小操作電壓(例如34伏特),因此增壓電路20被啟動。在時間t2與t3之間,增壓電路20提供維持電壓V
BUCK來拉升輸入電壓V
IN到大於第二直流電壓V
2(例如68伏特)的特定電壓(例如74伏特)。
請參見圖4,其為本發明雙輸入之電源切換系統2之電源切換的示意波形圖,配合參見圖2。第一控制訊號S
1控制第一開關SW
1的第一功率電晶體Q
11、第三功率電晶體Q
13以及第四功率電晶體Q
14;第二控制訊號S
2控制第二開關SW
2的第五功率電晶體Q
21、第七功率電晶體Q
23以及第八功率電晶體Q
24;第三控制訊號S
3所控制第一開關SW
1的第二功率電晶體Q
12;以及第四控制訊號S
4控制第二開關SW
2的第六功率電晶體Q
22。
在時間t1之前,第三控制訊號S
3為高準位以導通第一開關SW
3的第二功率電晶體Q
12,以及第一控制訊號S
1為高準位 以導通第一開關SW
3的第一功率電晶體Q
11、第三功率電晶體Q
13以及第四功率電晶體Q
14,使得第一直流電源V
DC1提供第一直流電壓V
1(例如48伏特)至直流轉換電路10作為輸入電壓V
IN。此時,第二控制訊號S
2為低準位以關斷第二開關SW
4的第五功率電晶體Q
21、第七功率電晶體Q
23以及第八功率電晶體Q
24,且第二直流電源V
DC2為供電待命狀態。假設在時間t1第一直流電源V
DC1停止供電(如圖4所示,第一直流電壓V
1由48伏特降為0伏特),此時提供至直流轉換電路10的輸入電壓V
IN逐漸降低(例如降低至34伏特)。
在時間t2時,增壓電路20被啟動,且第三控制訊號S
3為低準位以關斷第一開關SW
1的第二功率電晶體Q
12,以避免增壓電路20提供的維持電壓V
BUCK與第一直流電壓V
1(0伏特)之間的電壓差產生的電流流入第一直流電源V
DC1。當增壓電路20於時間t2至t3啟動時,增壓電路20將維持電壓V
BUCK逐漸增大至特定電壓。在一實施例中,維持電壓V
BUCK係由輔助電源所產生,該輔助電源可由儲能元件(例如,但不限制為電容、超級電容…等)所提供,用以提供當電源供應器在關機或是斷電時,在維持時間(hold-up time)之內,仍能使得輸出電壓可以正常保持輸出準位,以提供穩定供電。因此,當增壓電路20被啟動時,增壓電路20用以將作為輔助電源的電壓(維持電壓V
BUCK)逐漸增大。此時,第一直流電源V
DC1與第二直流電源V
DC2皆無供電,而由輔助電源所提供的維持電壓V
BUCK暫時供電給負載100。
當維持電壓V
BUCK增大至特定電壓時,在本實施例中,所述特定電壓為大於第二直流電壓V
2(為68伏特)的74伏特,意即在時間t3時,維持電壓V
BUCK增大至74伏特,第一控制訊號S
1為低準位以關斷第一開關SW
3的第一功率電晶體Q
11、第三功率電晶體Q
13以及第四功率電晶體Q
14,以關斷第一直流電源V
DC1的供電路徑。直到特定電壓從時間t3到t4維持了一段特定時間時,第二控制訊號S
2為高準位以導通第二開關SW
4的第五功率電晶體Q
21、第七功率電晶體Q
23以及第八功率電晶體Q
24,以預備第二直流電源V
DC2提供第二直流電壓V
2。直到輸入電壓V
IN從時間t4到t5自然下降到小於或等於第二直流電壓V
2,控制電路32通過第四控制訊號S
4來導通第二開關SW
4的第六功率電晶體Q
22,使得第二直流電源V
DC2提供第二直流電壓V
2作為輸入電壓V
IN。
於時間t4時,輸入電壓V
IN被維持電壓V
BUCK拉升到大於第二直流電壓V
2(為68伏特) 的特定電壓(為74伏特),且增壓電路20已關閉,故輸入電壓V
IN會從74伏特自然地下降至68伏特。如此一來,輸入電壓V
IN可自然地從較高的特定電壓銜接到較低的第二直流電壓V
2,且輸入電壓V
IN自然下降的過程中不會產生湧浪電流,如此避免了第一直流電壓V
1與第二直流電壓V
2之間的電壓差所導致的湧浪電流,進而保護電源切換系統2。
於一實施例中,特定電壓是電源切換系統1、2的最大操作電壓;需注意的是,電源切換系統1、2的最大操作電壓應大於第一直流電源V
DC1提供的第一直流電壓V
1和第二直流電源V
DC2提供的第二直流電壓V
2,以確保從直流電源接收的電壓不超過安全操作範圍。
於一實施例中,特定電壓是大於第二直流電壓V
2的電壓。舉例來說,當第一直流電壓V
1是68伏特且第二直流電壓V
2是48伏特時,由於第一直流電壓V
1已於時間t1掉電至零伏特,增壓電路20僅須於時間t3將維持電壓V
BUCK拉升到大於第二直流電壓V
2(48伏特)的特定電壓(例如54伏特),即可避免湧浪電流。
在時間t4之後,增壓電路20不再對維持電壓V
BUCK增壓而拉升輸入電壓V
IN,當輸入電壓V
IN自然下降到小於第二直流電壓V
2時,第二開關SW
4的第六功率電晶體Q
22的本體二極體(body diode)會自然地順向導通。由於增壓電路20已關閉,維持電壓V
BUCK不再增壓,因此維持電壓V
BUCK將逐漸地減小至電源切換系統2的最小操作電壓(例如34伏特)。因此,於一實施例中,於時間t5可不需通過第四控制訊號S
4來導通第六功率電晶體Q
22;或者,第六功率電晶體Q
22可替換為二極體。於一實施例中,於時間t5通過第四控制訊號S
4來導通第六功率電晶體Q
22,可降低第六功率電晶體Q
22的導通電阻和電壓,以加快第二直流電壓V
2的供電。
如此一來,通過圖4的電源切換系統2之電源切換操作,可避免雙直流電源之間的電壓差所導致的湧浪電流,進而保護電源切換系統2。
請參見圖5所示,其係為本發明雙輸入之電源切換系統1、2之操作方法的流程圖,參見圖1~圖4。所述方法用以對雙輸入之電源切換系統1、2進行操作,其中雙輸入之電源切換系統1、2的具體說明可參見前揭內容(參見圖1至圖4,及其相應的說明書內容),在此不再多加贅述。
所述操作方法的步驟包括,首先,第一直流電源V
DC1提供第一直流電壓V
1作為輸入電壓V
IN,且轉換輸入電壓V
IN對負載供電100(步驟S11)。然後,判斷輸入電壓V
IN是否掉電(步驟S12)。當輸入電壓V
IN沒有掉電時,則第一直流電源V
DC1持續地對負載100供電(回到步驟S11)。
當輸入電壓V
IN掉電時,則判斷第一直流電源V
DC1停止供電,並啟動增壓電路20(步驟S13),以逐漸增大維持電壓V
BUCK作為輸入電壓V
IN(步驟S14)。其中,維持電壓V
BUCK係為輔助電源的電壓,該輔助電源可由儲能元件(例如,但不限制為電容、超級電容…等)所提供,用以提供當電源供應器在關機或是斷電時,在維持時間(hold-up time)之內,仍能使得輸出電壓可以正常保持輸出準位,以提供穩定供電。
然後,判斷輸入電壓V
IN是否已抵達特定電壓 (步驟S15)。當維持電壓V
BUCK尚未抵達特定電壓時,則持續啟動增壓電路20以增大維持電壓V
BUCK作為輸入電壓V
IN。直到輸入電壓V
IN已抵達特定電壓,則判斷輸入電壓V
IN是否維持了一段特定時間(步驟S16)。若輸入電壓V
IN尚未維持一段特定時間,則持續執行步驟S16的判斷。若輸入電壓V
IN已維持了一段特定時間,則切換由第二直流電源V
DC2提供第二直流電壓V
2作為輸入電壓V
IN(步驟S17)。
綜上所述,本發明係具有以下之特徵與優點:當第一直流電源V
DC1停止供電導致輸入電壓V
IN掉電時,通過啟動增壓電路20提供維持電壓V
BUCK來拉升輸入電壓V
IN,可在輸入電壓V
IN掉電時維持負載100運作;同時,增壓電路20使得維持電壓V
BUCK抵達大於第二直流電壓V
2的特定電壓,可避免第一直流電壓V
1與第二直流電壓V
2之間的電壓差所導致的湧浪電流,進而保護電源切換系統1、2;再者,在增壓電路20已關閉之後,輸入電壓V
IN可自然地從較高的特定電壓銜接到較低的第二直流電壓V
2,且輸入電壓V
IN自然下降的過程中不會產生湧浪電流。
以上所述,僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式,惟本發明之特徵並不侷限於此,並非用以限制本發明,本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準,凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例,皆應包括於本發明之範疇中,任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內,可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
1:雙輸入之電源切換系統
2:雙輸入之電源切換系統
V
DC1:第一直流電源
V
DC2:第二直流電源
V
1:第一直流電壓
V
2:第二直流電壓
10:直流轉換電路
20:增壓電路
30:控制電路
32:控制電路
SW
1:第一開關
SW
2:第二開關
SW
3:第一開關
SW
4:第二開關
F
1:第一輸入保護電路
F
2:第二輸入保護電路
Q
11~ Q
14:第一~第四功率電晶體
Q
21~ Q
24:第五~第八功率電晶體
100:負載
V
IN:輸入電壓
V
BUCK:維持電壓
V
OUT:輸出電壓
C
1:第一控制訊號
C
2:第二控制訊號
C
A:增壓訊號
S
1:第一控制訊號
S
2:第二控制訊號
S
3:第三控制訊號
S
4:第四控制訊號
t1~t5:時間
S11~S17:步驟
圖1為本發明第一實施例雙輸入之電源切換系統的方塊圖。
圖2為本發明第二實施例雙輸入之電源切換系統的方塊圖。
圖3為本發明雙輸入之電源切換系統之增壓電路被啟動之示意波形圖。
圖4為本發明雙輸入之電源切換系統之電源切換的示意波形圖。
圖5為本發明雙輸入之電源切換系統之操作方法的流程圖。
1:雙輸入之電源切換系統
VDC1:第一直流電源
VDC2:第二直流電源
V1:第一直流電壓
V2:第二直流電壓
10:直流轉換電路
20:增壓電路
30:控制電路
SW1:第一開關
SW2:第二開關
100:負載
VIN:輸入電壓
VBUCK:維持電壓
VOUT:輸出電壓
C1:第一控制訊號
C2:第二控制訊號
CA:增壓訊號
Claims (20)
- 一種雙輸入之電源切換系統,包括: 一第一直流電源,用以提供一第一直流電壓; 一第二直流電源,用以提供一第二直流電壓; 一直流轉換電路,耦接該第二直流電源的輸出側以及該第一直流電源的輸出側,用以接收該第一直流電壓或該第二直流電壓作為一輸入電壓,且轉換該輸入電壓對一負載供電;以及 一增壓電路,耦接該直流轉換電路的輸入側、該第一直流電源的輸出側以及該第二直流電源的輸出側,用以在該第一直流電源停止供電導致該輸入電壓掉電時,提供一維持電壓來拉升該輸入電壓,使得該輸入電壓抵達大於該第二直流電壓的一特定電壓後自然下降至小於或等於該第二直流電壓。
- 如請求項1所述之雙輸入之電源切換系統,更包括: 一第一開關,耦接於該第一直流電源的輸出側與該直流轉換電路的輸入側之間,其中當該第一開關導通時,該第一直流電壓提供至該直流轉換電路作為該輸入電壓;以及 一第二開關,耦接於該第二直流電源的輸出側與該直流轉換電路的輸入側之間,其中當該第二開關導通時,該第二直流電壓提供至該直流轉換電路作為該輸入電壓。
- 如請求項2所述之雙輸入之電源切換系統,更包括: 一控制電路,耦接該第一開關、該第二開關、該直流轉換電路以及該增壓電路,用以根據該輸入電壓,產生一第一控制訊號至該第一開關、產生一第二控制訊號至該第二開關以及產生一增壓訊號至該增壓電路; 其中當該控制電路偵測到該第一直流電源提供該第一直流電壓作為該輸入電壓時,該控制電路通過該第一控制訊號來導通該第一開關;或者當該控制電路偵測到該第二直流電源提供該第二直流電壓作為該輸入電壓時,該控制電路通過該第二控制訊號來導通該第二開關。
- 如請求項3所述之雙輸入之電源切換系統,其中: 當該控制電路偵測到該第一直流電源停止供電導致該輸入電壓掉電時,該控制電路通過該增壓訊號啟動該增壓電路,使得該增壓電路提供該維持電壓至該直流轉換電路來拉升該輸入電壓; 直到該維持電壓抵達大於該第二直流電壓的該特定電壓時,該控制電路通過該增壓訊號來關閉該增壓電路,並通過該第一控制訊號來關閉該第一開關;以及 直到該特定電壓維持了一段特定時間,該控制電路通過該第二控制訊號來導通該第二開關,使得該第二直流電源提供該第二直流電壓作為該輸入電壓。
- 如請求項2所述之雙輸入之電源切換系統,其中該第一開關包括一第一功率電晶體、一第二功率電晶體、一第三功率電晶體以及一第四功率電晶體,其中: 該第一功率電晶體與該第二功率電晶體背對背連接形成雙向導通的一第一開關組,該第一開關組串聯耦接於該第一直流電源與該直流轉換電路之間的一正極路徑;以及 該第三功率電晶體與該第四功率電晶體背對背連接形成雙向導通的一第二開關組,該第二開關組串聯耦接於該第一直流電源與該直流轉換電路之間的一負極路徑。
- 如請求項5所述之雙輸入之電源切換系統,其中該第二開關包括一第五功率電晶體、一第六功率電晶體、一第七功率電晶體以及一第八功率電晶體,其中: 該第五功率電晶體與該第六功率電晶體背對背連接形成雙向導通的一第三開關組,該第三開關組串聯耦接於該第二直流電源與該直流轉換電路之間的一正極路徑,且該第六功率電晶體耦接該第二功率電晶體;以及 該第七功率電晶體與該第八功率電晶體背對背連接形成雙向導通的一第四開關組,該第四開關組串聯耦接於該第二直流電源與該直流轉換電路之間的一負極路徑,且該第八功率電晶體耦接該第四功率電晶體。
- 如請求項6所述之雙輸入之電源切換系統,更包括: 一控制電路,耦接該第一開關、該第二開關、該直流轉換電路以及該增壓電路,用以根據該輸入電壓,產生一第一控制訊號和一第三控制訊號至該第一開關、產生一第二控制訊號和一第四控制訊號至該第二開關,以及產生一增壓訊號至該增壓電路。
- 如請求項7所述之雙輸入之電源切換系統,其中: 當該控制電路偵測到該第一直流電源提供該第一直流電壓作為該輸入電壓時,該控制電路通過該第一控制訊號來導通該第一功率電晶體、該第三功率電晶體和該第四功率電晶體,並通過該第三控制訊號來導通該第二功率電晶體;以及 當該控制電路偵測到該第一直流電壓掉電導致該輸入電壓掉電時,該控制電路通過該增壓訊號來啟動該增壓電路,使得該增壓電路提供該維持電壓至該直流轉換電路來拉升該輸入電壓。
- 如請求項8所述之雙輸入之電源切換系統,其中: 當該輸入電壓開始拉升時,該控制電路通過該第三控制訊號來關閉該第二功率電晶體; 直到該維持電壓抵達大於該第二直流電壓的該特定電壓時,該控制電路通過該增壓訊號來關閉該增壓電路,並通過該第一控制訊號來關閉該第一功率電晶體、該第三功率電晶體和該第四功率電晶體;以及 直到該輸入電壓在該特定電壓維持了一段特定時間,該控制電路通過該第二控制訊號來導通該第五功率電晶體、該第七功率電晶體和該第八功率電晶體,以預備該第二直流電源提供該第二直流電壓。
- 如請求項9所述之雙輸入之電源切換系統,其中直到該輸入電壓自然下降到小於或等於該第二直流電壓: 該控制電路通過該第四控制訊號來導通該第六功率電晶體,使得該第二直流電源提供該第二直流電壓作為輸入電壓。
- 如請求項9所述之雙輸入之電源切換系統,其中直到該輸入電壓自然下降到小於或等於該第二直流電壓: 該第六功率電晶體的本體二極體自然地順向導通,使得該第二直流電源提供該第二直流電壓作為輸入電壓。
- 如請求項1所述之雙輸入之電源切換系統,其中該特定電壓是該雙輸入之電源切換系統的一最大操作電壓,且該最大操作電壓大於該第一直流電壓和該第二直流電壓。
- 如請求項1所述之雙輸入之電源切換系統,其中當該第一直流電壓掉電導致該輸入電壓掉電到該雙輸入之電源切換系統的一最小操作電壓時,該增壓電路被啟動。
- 如請求項13所述之雙輸入之電源切換系統,其中當該增壓電路關閉時,該維持電壓為該雙輸入之電源切換系統的該最小操作電壓。
- 一種用於雙輸入之電源切換系統之操作方法,包括: (a)、由一第一直流電源提供一第一直流電壓作為一輸入電壓,且轉換該輸入電壓對一負載供電; (b)、判斷該輸入電壓是否掉電; (c)、當該輸入電壓掉電時,啟動一增壓電路,以逐漸增大一維持電壓作為該輸入電壓; (d)、判斷該輸入電壓是否已抵達一特定電壓;以及 (e)、直到該輸入電壓已抵達該特定電壓並維持了一段特定時間,切換由一第二直流電源提供一第二直流電壓作為該輸入電壓。
- 如請求項15所述之操作方法,更包括: 當該輸入電壓沒有掉電時,由該第一直流電源提供該第一直流電壓作為該輸入電壓;以及 當該輸入電壓尚未抵達該特定電壓時,持續啟動該增壓電路以增大該維持電壓作為該輸入電壓。
- 如請求項15所述之操作方法,其中該步驟(c)包括: 當該第一直流電壓掉電導致該輸入電壓掉電到該雙輸入之電源切換系統的一最小操作電壓時,啟動該增壓電路。
- 如請求項15所述之操作方法,其中該步驟(e)包括: 該輸入電壓已抵達該特定電壓並維持了一段特定時間後,關閉該增壓電路,使得該輸入電壓自然下降到小於或等於該第二直流電壓。
- 如請求項18所述之操作方法,其中該增壓電路關閉後,該維持電壓自然下降到該雙輸入之電源切換系統的一最小操作電壓。
- 如請求項15所述之操作方法,其中該特定電壓是該雙輸入之電源切換系統的一最大操作電壓,且該最大操作電壓大於該第一直流電壓和該第二直流電壓。
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| TW111121377A TWI820741B (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 雙輸入之電源切換系統及其操作方法 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW374523U (en) * | 1995-10-26 | 1999-11-11 | Amaquest Comp Corp | Voltage adjustment structure attached to the stacked power supply controller |
| TW201203823A (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-16 | Chung Shan Inst Of Science | A power converter with two input power sources |
| US20140159496A1 (en) * | 2012-12-12 | 2014-06-12 | Gilbert S. Lee | Input line selector system for battery chargers |
| CN104811036A (zh) * | 2014-01-28 | 2015-07-29 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 多电源供电系统及其控制方法 |
-
2022
- 2022-06-09 TW TW111121377A patent/TWI820741B/zh active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW374523U (en) * | 1995-10-26 | 1999-11-11 | Amaquest Comp Corp | Voltage adjustment structure attached to the stacked power supply controller |
| TW201203823A (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-16 | Chung Shan Inst Of Science | A power converter with two input power sources |
| US20140159496A1 (en) * | 2012-12-12 | 2014-06-12 | Gilbert S. Lee | Input line selector system for battery chargers |
| CN104811036A (zh) * | 2014-01-28 | 2015-07-29 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 多电源供电系统及其控制方法 |
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