[发明专利]一种掉电延时控制方法及控制电路

说明书

本发明公开了一种掉电延时功能控制方法及控制电路，实时检测开关电源的输入电压，当输入电压跌落至设定值时，先调节开关电源从低电压工作状态调整至高压工作状态，再将储能模块接入对开关电源进行放电，以实现开关电源的掉电延时功能。本发明对比于现有技术，改善了掉电时储能模块切入由于开关电源响应不及时产生的输出电压过冲，功率器件超应力的问题；可实现储能模块切入时开关电源工作状态的平稳过渡；同时可提高仅有简易反馈控制系统稳定性，如单反馈环路的开关电源在储能模块切入时开关电源的系统稳定性。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，特别涉及超宽输入电压范围的开关电源掉电保持。

背景技术

现在几乎所有的电子设备都需要供电开关电源。开关电源作为能量转换的关键模块，在可靠性要求高的领域，如铁路电源，为使电子设备可靠运行，要求供电被切断时，开关电源仍能维持一定的时间输出能量，给电子设备数据存储且有序切换到备用电源留有足够的时间，因此要求开关电源具有掉电保持功能。在铁路电源领域，一般要求掉电保持时间不小于10ms。

现有技术中，常采用两种方式来实现维持较长的掉电保持时间：

第一种，在开关电源的输入侧直接并联电解电容储能，根据电容能量存储公式W＝1/2*C*U²可知，开关电源的输入电压U越高，电解电容存储的能量W就越多，那么相同电容值C的情况下掉电保持时间就越长。这种方案存在的弊端为：开关电源在低压输入时，为维持同样的掉电保持时间，需要很大的电容去储存能量，将增加开关电源的体积和成本，带来设计上的难题。

第二种，通过升压的方式将储能电容的充电电压提升，再通过相应的切换电路接入母线，为开关电源供电。根据公式W＝1/2*C*U²，可以发现升压的方式能够大幅度降低电容的容值，电容利用率得到提高，相比于第一种方案，在相同的应用场景下，本方案具有电容体积小、成本低的优点。所以目前针对超宽输入电压具有掉电保持时间要求场合的应用情景中多采用第二种方案。

公开号为CN112615425A的中国发明专利申请《一种掉电延时电路及其检测控制电路》提供的解决方案为：基于反激电路拓扑，在输入电压下降到一定值时，将高压储能电容接入开关电源继续工作的检测控制电路。但其是在输入电压跌至较低值时直接将高压储能电容的电压接入母线，使母线电压瞬间从低压抬升至高压，对于环路响应慢或者仅有简易反馈控制，如单反馈环路的开关电源而言，将会使开关电源变得不稳定，如造成开关电源输出过冲问题，甚至开关电源在母线电压抬升时由于仍处于较低输入电压的工作状态，将出现开关电源器件应力过大，从而出现损坏的致命问题。

针对前述问题，公开号为CN108418298A的中国专利申请《掉电延时切换装置及通信设备》提出了一种解决方案：在高压储能模块与母线之间加入升降压转换模块。当掉电检测模块检测到开关电源掉电时，升降压转换模块先将高压储能模块降压，然后经电压切换模块输出给开关电源，作为开关电源的输入电压。该方案有效的解决了前述问题，然而高功率密度，低成本是电源发展的趋势，有些应用场景在掉电延时的这段时间仍需要开关电源输出较大的功率，若采用该方案，则升降压模块也需要被设计成与后级开关电源相当的体积与器件要求才能满足功率输出要求，这无疑加大了整个电源开关电源的体积与成本。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提出一种掉电延时控制方法及控制电路，应用于包括开关电源、切入控制模块和储能模块的供电装置，不仅能实现掉电保持时间延长，还能提高储能模块接入时开关电源工作的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供的掉电延时控制方法的技术方案如下：

一种掉电延时控制方法，应用于供电装置，所述的供电装置包括开关电源、切入控制模块和储能模块，所述的切入控制模块用于在所述的开关电源上电时，将所述的储能模块接入所述的开关电源的输入侧，实现对所述的储能模块充电，并在能量充满后断开所述的储能模块；

其特征在于，所述的控制方法包括：