专利名称：电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源，用于通过提升电池所产生的电压，由电池向伸出电源的电源线供电，从而向电源线提供具有升压电压的电力。
背景技术：
众所周知，当电源线工作时，即电源线的电压保持在所需正常值时，将这样一种电源与电源线电连接，这种电源通过提升电池所产生的电压，由电池向伸出电源的电源线供电，从而向电源线提供具有升压电压的电力(electric power of boosted voltage)。
发明内容
本发明的目的在于，提供这样一种电源，用于通过提升电池所产生的电压，由电池向伸出电源的电源线供电，从而向电源线提供具有升压电压的电力，利用这种电源，即使当电源与工作电源线电连接时，也能限制从电源线到电源的过量供电。
根据本发明，一种电源，用于通过提升电池所产生的电压，由电池向伸出电源的电源线供电，从而向电源线提供具有升压电压的电力，包括一个主开关器件，可用来打开和关闭由电源向电源外部的供电；和一个升压器，可用来提升电池所产生的电压，以产生具有升压电压的电力，其中，当所要提供给电源线的升压电压小于不比电源线的电压小的目标电压时，主开关器件阻止由电源向电源线供电和由电源线向电源供电，而当所要提供给电源线的升压电压不小于该目标电压时，主开关器件允许由电源向电源线供电。
由于，当所要提供给电源线的升压电压小于不比电源线的电压小的目标电压时，主开关器件阻止由电源向电源线供电和由电源线向电源供电，而当所要提供给电源线的升压电压不小于该目标电压时，主开关器件允许由电源向电源线供电和阻止由电源线向电源供电，因此，即使当电源与工作中的电源线电连接时，也能限制从电源线到电源的过量供电。
如果该电源还包括一个检测器，可用来检测电源与电源线之间是否形成了电通信以便允许由电源向电源线提供具有升压电压的电力，并且，当电源与电源线之间形成了电通信时允许升压器提升电池所产生的电压以产生具有升压电压的电力，而当电源与电源线之间没有形成电通信时阻止升压器提升电池所产生的电压来产生具有升压电压的电力，这样，升压器在电源与电源线之间形成了电通信之后才开始提升电压，那么，可以有效地维持电池和/或升压器中所充的电。升压器可包括一个电容器，用于储存要提供给电源线的具有升压电压的电力。如果，在电源与电源线之间没有形成电通信的情况和所要提供给电源线的升压电压小于目标电压的情况中的至少一种情况下，主开关器件阻止由电源向电源外部(例如电源外的人体或电接地构件)供电和由电源线向电源供电，而当电源与电源线之间形成了电通信并且所要提供给电源线的升压电压不小于目标电压时，主开关器件允许电源向电源线供电和阻止电源线向电源供电，那么，可以有效地维持电池和/或升压器中所充的电，而且即使当电源与工作中的电源线电连接时，也能限制从电源线到电源的过量供电。
目标电压最好大于电源线的电压。该电源还可以包括一个副开关器件，可用来打开和关闭由电源线向电源的供电；和一个降压电路，可用来降低由电源线向要对电池充电的电源的供电电压，并且，当副开关器件允许电源线向电源供电和阻止升压器提升电压时，降压电路降低由电源线向电源的供电电压。
如果主开关器件包括一个二极管，可用来阻止由电源线向电源供电和允许由电源向电源线供电，那么，为了便于将升压电压保持在适当的程度，最好根据对二极管允许由电源向电源线供电的检测，停止升压器的升压操作。当使升压电压保持在包括适合于电源电压的目标电压的范围内时，为了便于将目标电压设定在适当的程度，最好当二极管允许由电源向电源线供电时，使升压电压等于目标电压。
检测器可以检测电源与电源线之间的电通信的机械连接和/或当电源与电源线电连接时操作人员所操作的连接器开关的人工操作。
为了便于控制升压器将升压电压保持在适当的程度，最好根据升压电压小于目标电压，和/或根据对二极管阻止由电源向电源线供电的检测，升压器提高升压电压的值。
为了将升压电压保持在适当的程度，最好当主开关器件允许由电源向电源线供电时，升压器提升电池所产生的电压以产生具有升压电压的电力。为了限制升压电压过分增大，最好根据对二极管允许由电源向电源线供电的检测，阻止升压器提高升压电压的值。最好当升压电压大于目标电压时，阻止升压器提高升压电压的值。
为了有效地维持电池和/或升压器中所充的电，最好当电源与电源线之间没有形成电通信时，阻止升压器提高升压电压的值。
为了便于设定适合于电源线的目标电压，最好将目标电压设定为升压电压的这样一个电压值，升压电压的这一电压值能使二极管允许由升压器向电源线供电。如果控制升压器的升压操作使升压电压保持在一个包括目标电压的电压的范围内，那么，可以将升压电压保持在适合于电源线的电压的范围内，最好大于电源线的电压。
图1是表示与伸出电源的电源线连接的本发明的一个电源的示意图。
图2是用于根据电源与电源线的连接来控制该电源的流程图。
图3是表示用于检测电源与电源线之间是否形成了电通信的检测器的示意图。
图4是表示与伸出电源的电源线连接的本发明的另一电源的示意图。
图5是用于根据电源与电源线的连接来控制该另一电源的流程图。
具体实施例方式
一种用于服务器计算机2的电源线11a、11b的后备系统10，它与内含AC/DC变换器11、DC/DC变换器12和所谓ATX连接器13的电源块1中的电源线11a、11b电连接，并且包括有多个电源3和4，这些电源3和4通过各自的连接器5和6以及一对公用电源线7和公用电地线8相互并联地与电源线11a、11b电连接。电源线3和4之间的配合由控制线9来控制。AC/DC变换器11将200V交流电源变换到48V直流电源，而DC/DC变换器12产生要通过ATX连接器提供给服务器计算机2的12V直流电源、5V直流电源、3V直流电源、-12V直流电源和-5V直流电源。后备系统10可以将48V直流电源作为200V交流电源的后备电源提供给DC/DC变换器12。
由于连接器5和6具有相同的结构而电源3和4也具有相同的结构，因此，下面将只描述连接器5的结构和电源3的操作。当电源3与连接器5连接时，电源3的输出+Vcc线30a通过连接器端子5a与公用电源线7电连接，电源3的电接地线30b通过连接器端子5b与公用电地线8电连接，电源3的操作控制线30c通过连接器端子5c与控制线9电连接，而连接检测线30d和30e在连接器5中通过连接器端子5d和5e相互电连接，这样，可以对电源3与电源线11a、11b之间形成电通信进行检测。
电源3可以包括一些串联电连接的电池块30，当频繁地打开和关闭晶体管Q2时，线圈32中所产生的逆程脉冲或反电动势可以提升这些电池块30的输出电压。具有升压电压的电力通过二极管D5储存在电容器33中。控制器31根据电压值检测器电路31b所测量到的电容器33两端的电压来控制晶体管Q2的开关，使得，电容器33两端的电压基本上保持在直流48V，即，执行稳定升压控制程序311b。
一个主开关器件和一个副开关器件以串联方式电连接在电容器33与电源线11a之间，并由控制器31通过选通电路32a来控制。其中，主开关器件包括一个晶体管Q3和一个二极管D4，当升压电压即电容器33两端的电压小于不比电源线直流48V的电压小的目标电压时，阻止由电源3向电源线11a供电和由电源线11a向电源3供电，而当升压电压即电容器33两端的电压不小于该目标电压时，允许由电源3向电源线11a供电；而副开关器件包括一个晶体管Q4和一个二极管D3，当升压电压即电容器33两端的电压大于电源线直流48V的电压时，阻止由电源线11a向电源3供电和由电源3向电源线11a供电，而当升压电压即电容器33两端的电压小于该目标电压时，允许由电源线11a向电源3供电。该主开关器件和副开关器件构成一个受充放电切换程序311c控制的充放电开关器件32。当由电源线11a对电池块30充电时，关闭晶体管Q3和打开晶体管Q4，而当由电容器33向电源线11a放电时，打开晶体管Q3和关闭晶体管Q4。控制器31根据电流值检测器电路31c所测量到的通过电阻Rs的电流方向，决定电池充电操作与电容器放电操作之间的切换。
根据对电源3与工作电源线11a、11b之间形成电通信的检测，执行用于准备由电容器33进行放电的工作线路连接控制程序311a，如图2中所示。首先，在步骤101中，关闭晶体管Q1、Q3和Q4。在电源3与工作电源线11a、11b之间形成电通信之前，可以在步骤101中关闭晶体管Q1、Q3和Q4。在电源3和4中的一个电源与工作电源线11a、11b电连接之前，电源3和4中的另一个电源可以使电源3和4中的该另一个电源为工作电源线11a、11b供电。然后，在步骤102中，按预定频率打开和关闭晶体管Q2，以便在线圈32中产生逆程脉冲或反电动势，从而通过二极管D5对电容器33充电，也就是说，提高升压电压即电容器33两端的电压，直到电压值检测器电路31b所测量到的电容器33两端的电压不小于直流50V的目标电压为止。如果在步骤104中，电压值检测器电路31b在步骤103中所测量到的电容器33两端的电压不小于直流50V的目标电压，那么，在步骤105中，执行稳定升压控制程序311b，以将电容器33两端的电压保持在不小于直流48V的预定小范围内，例如包括直流50V的预定小范围内。在这种情况下，由于电容器33两端的电压不小于直流50V，因此，不用执行通过开关晶体管Q2的升压操作。当电容器33两端的电压小于直流48V时，由稳定升压控制程序311b来重新启动通过开关晶体管Q2的升压操作。如果在步骤104中，电压值检测器电路31b在步骤103中所测量到的电容器33两端的电压小于直流50V的目标电压，那么，继续进行通过开关晶体管Q2的升压操作，以便提高升压电压即电容器33两端的电压。
如果在步骤105中执行稳定升压控制程序311b，以将电容器33两端的电压保持在不小于直流48V的预定小范围内，那么，在步骤106中，打开晶体管Q3和关闭晶体管Q1和Q4，以便从电容器用具有升压电压的电力向电源线11a放电。如果电容器33两端的电压小于直流48V，那么，稳定升压控制程序311b重新启动通过开关晶体管Q2的升压操作以提高升压电压，并当电容器33两端的电压大于预定小范围时停止升压操作。
当通过降压充电控制程序311d对电池块30充电时，关闭晶体管Q3，打开晶体管Q4，并调节晶体管Q1的选通电压以改变其阻抗，这样，就能可靠地对电池块30充电。
如图3中所示，当电源3或4连接到即机械连接到连接器5或6以便在电源3与工作电源线11a、11b之间形成电通信，使得行程开关14的活动按钮14a被连接器5或6的凹进处15触压到时，所操作的行程开关14可以检测到在电源3与工作电源线11a、11b之间形成了电通信。当电源3或4连接到即机械连接到连接器5或6以便在电源3与工作电源线11a、11b之间形成电通信，并且行程开关14的活动按钮14b被操作人员触压时，所操作的行程开关14可以检测到在电源3与工作电源线11a、11b之间形成了电通信。
控制器31包括一个MPU310，用于处理从操作控制线30c、电压值检测器电路31b、电流值检测器电路31c和连接检测线30d和30e所得到的信息，和将指令信息输出给电压值检测器电路31b、电流值检测器电路31c、选通电路32a和晶体管Q2；一个存储器311，其中存储有程序311a-d；一个A/D转换器312，通过它将来自电压值检测器电路31b和电流值检测器电路31c的信号输入到MPU310；和一个接口总线313，通过它将这些信息、指令信号和程序311a-d送出和送入MPU310。
在如图4中所示的电源3的另一种实施方式中， 目标电压不是固定的，而可以随着电源线11a、11b之间的电压值而变，也就是说，该目标电压是电容器33两端的一个电压值，电容器33可利用该电压值通过二极管D4向电源线11a、11b供电。因此，在这一实施方式中，即使当执行通过频繁地打开和关闭晶体管Q2的升压操作来提高升压电压即电容器33两端的电压时，也能打开晶体管Q3以使电容器33能通过二极管D4向电源线11a、11b供电。电流值检测器电路通过测量二极管D4两端的电压可以检测出电容器33是否通过二极管D4向电源线11a、11b供电。
根据对电源3与工作电源线11a、11b之间形成电通信的检测，执行用于准备由电容器33进行放电的工作线路连接控制程序311a，如图5中所示。首先，在步骤201中，关闭晶体管Q1和Q4和打开晶体管Q3。在电源3与工作电源线11a、11b之间形成电通信之前，可以关闭晶体管Q1、Q3和Q4。在电源3和4中的一个电源与工作电源线11a、11b电连接之前，电源3和4中的另一个电源可以使电源3和4中的该另一个电源为工作电源线11a、11b供电。然后，在步骤202中，按预定频率打开和关闭晶体管Q2，以便在线圈32中产生逆程脉冲或反电动势，从而通过二极管D5对电容器33进行充电，也就是说，提高升压电压即电容器33两端的电压，直到升压电压提高到能使二极管D4允许电容器33为电源线30a供电为止。如果在步骤203中检测到升压电压已提高到能使二极管D4允许电容器33为电源线30a供电，那么，在步骤204中，停止频繁打开和关闭晶体管Q2即升压操作，在步骤205中，将停止打开和关闭晶体管Q2时所测量到的电容器33两端的电压作为目标电压被记录，然后，在步骤206中，执行稳定升压控制程序311b，以将电容器33两端的电压保持在包括该目标电压的小范围内。在这种情况下，由于电容器33两端的电压不小于目标电压，因此，不用执行通过开关晶体管Q2的升压操作。当电容器33两端的电压小于这一小范围时，由稳定升压控制程序311b来重新启动通过开关晶体管Q2的升压操作，而当电容器33两端的电压大于这一小范围时，停止升压操作。如果在步骤203中升压电压还未提高到能使二极管D4允许电容器33为电源线30a供电，那么，继续进行通过开关晶体管Q2的升压操作，以便提高升压电压即电容器33两端的电压。
如果在步骤206中执行稳定升压控制程序311b，以将电容器33两端的电压保持在包括目标电压的小范围内，那么，在步骤207中，打开晶体管Q3和关闭晶体管Q1和Q4，以便由电容器用具有升压电压的电力向电源线11a放电。如果升压电压还不能使二极管D4允许电容器33为电源线30a供电，那么，稳定升压控制程序311b重新启动通过开关晶体管Q2的升压操作以便提高升压电压。
用于提升或提高电容器33两端的电压的打开和关闭晶体管Q2的操作是可以被控制的，控制时无需测量和/或记录升压电压和/或用于将电容器33两端的电压保持在小范围内的稳定升压控制程序311b，只要根据电容器33是否通过二极管D4为电源线11a、11b供电，也就是说，当二极管D4阻止电容器33为电源线11a、11b供电时，频繁地打开和关闭晶体管Q2以便提高电容器33两端的电压，而当二极管D4允许电容器33为电源线11a、11b供电时，阻止频繁地打开和关闭晶体管Q2来提高电容器33两端的电压。
如果由于电池块30由电源3外部来充电因而电池块30不必由电源3来充电，那么，可以从电源3中除去包括晶体管Q4、二极管D3和晶体管Q1的副开关器件。
权利要求
1.一种电源，用于通过提升电池所产生的电压，由电池向伸出电源的电源线供电，从而向电源线提供具有升压电压的电力，包括一个主开关器件，可用来打开和关闭由电源向电源外部的供电；和一个升压器，可用来提升电池所产生的电压，以产生具有升压电压的电力，其中，当所要提供给电源线的升压电压小于不比电源线的电压小的目标电压时，主开关器件阻止由电源向电源线供电和由电源线向电源供电，而当所要提供给电源线的升压电压不小于该目标电压时，主开关器件允许由电源向电源线供电。
2.如权利要求1所述的电源，还包括一个检测器，可用来检测电源与电源线之间是否形成了电通信以便允许由电源向电源线提供具有升压电压的电力，其中，当电源与电源线之间形成了电通信时允许升压器提升电池所产生的电压以产生具有升压电压的电力。
3.如权利要求1所述的电源，其中，升压器包括一个电容器，用于储存要提供给电源线的具有升压电压的电力。
4.如权利要求1所述的电源，还包括一个检测器，可用来检测电源与电源线之间是否形成了电通信以便允许由电源向电源线提供具有升压电压的电力，其中，在电源与电源线之间没有形成电通信的情况和所要提供给电源线的升压电压小于目标电压的情况中的至少一种情况下，主开关器件阻止由电源向电源外部供电和由电源线向电源供电，而当电源与电源线之间形成了电通信并且所要提供给电源线的升压电压不小于目标电压时，主开关器件允许电源向电源线供电。
5.如权利要求1所述的电源，其中，目标电压大于电源线的电压。
6.如权利要求1所述的电源，还包括一个副开关器件，可用来打开和关闭由电源线向电源的供电；和一个降压电路，可用来降低由电源线向要对电池充电的电源的供电电压，其中，当副开关器件允许电源线向电源供电和阻止升压器提升电压时，降压电路降低由电源线向电源的供电电压。
7.如权利要求1所述的电源，其中，主开关器件包括一个二极管，可用来阻止由电源线向电源供电和允许由电源向电源线供电，并且，根据对二极管允许由电源向电源线供电的检测，停止升压器的升压操作。
8.如权利要求7所述的电源，其中，当二极管允许由电源向电源线供电时，升压电压等于目标电压。
9.如权利要求2所述的电源，其中，检测器可用来检测电源与电源线之间的电通信的机械连接。
10.如权利要求2所述的电源，其中，检测器可用来检测电源与电源线电连接时操作人员所操作的连接器开关的人工操作。
11.如权利要求4所述的电源，其中，检测器可用来检测电源与电源线之间的电通信的机械连接。
12.如权利要求4所述的电源，其中，检测器可用来检测电源与电源线电连接时操作人员所操作的连接器开关的人工操作。
13.如权利要求1所述的电源，其中，升压器可用来根据升压电压小于目标电压的检测，提高升压电压的值。
14.如权利要求1所述的电源，其中，主开关器件包括一个二极管，可用来阻止由电源线向电源供电和允许由电源向电源线供电，并且根据检测到阻止二极管允许由电源向电源线供电，升压器可用来提高升压电压的值。
15.如权利要求1所述的电源，其中，当主开关器件允许由电源向电源线供电时，允许升压器提升电池所产生的电压以产生具有升压电压的电力。
16.如权利要求1所述的电源，其中，主开关器件包括一个二极管，可用来阻止由电源线向电源供电和允许由电源向电源线供电，并且，根据对二极管允许由电源向电源线供电的检测，阻止升压器提高升压电压的值。
17.如权利要求1所述的电源，其中，当升压电压大于目标电压时，阻止升压器提高升压电压的值。
18.如权利要求1所述的电源，还包括一个检测器，可用来检测电源与电源线之间是否形成了电通信以便允许由电源向电源线提供具有升压电压的电力，其中，当电源与电源线之间没有形成电通信时，阻止升压器提高升压电压的值。
19.如权利要求1所述的电源，其中，主开关器件包括一个二极管，可用来阻止由电源线向电源供电和允许由电源向电源线供电，并且，将目标电压设定为升压电压的这样一个电压值，升压电压的这一电压值能使二极管允许由升压器向电源线供电。
20.如权利要求19所述的电源，其中，控制升压器的升压操作，使升压电压保持在一个包括目标电压的电压的范围内。
全文摘要
一种电源，用于通过提升电池所产生的电压，由电池向电源线供电，从而向电源线提供具有升压电压的电力，在这种电源中，当所要提供给电源线的升压电压小于不比电源线的电压小的目标电压时，主开关器件阻止由电源向电源线供电和由电源线向电源供电，而当所要提供给电源线的升压电压不小于该目标电压时，主开关器件允许由电源向电源线供电。
文档编号H02J7/00GK1409454SQ0214352
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月27日 优先权日2001年9月27日
发明者内田丈 申请人:日立马库塞鲁株式会社