专利名称：一种计算机内嵌式智能自保护供电模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型延时电源，特别涉及一种计算机内嵌式智能自保护供电模块。
背景技术：
日常生活中时有因电力系统的不稳定使得公共电网突然断电而导致电脑直接关闭而来不及存储相关数据，同时也对电脑本身硬件造成极大损害。通常为执行重要工作的计算机配备UPS是个不错的解决方法。而由于传统UPS采用铅蓄电池作为储能元件，虽其价格低廉被广泛应用，但其能量密度相对较低、充电时间长、寿命短、需要定期维护，同时其中重金属元素和电解质会对环境造成极大的破坏。总结说来，传统UPS体积过大不便于携带。作为外设连接在电脑主机外部会占去大量空间。因而需要采用一种高功率密度的储能元件为计算机提供断电延时保护。超级电容电池作为一种高能量密度的新型储能元件，具有储能性能好、功率密度高、充放电速度快、使用温度范围广、可靠性高、使用寿命长，绿色环保等特点，作为一种理想的储能设备，超级电容电池非常适合应用在上述场合。同时超级电容电池以其优良的性能势必在未来储能元件的发展中占有重要的一席之地。现有技术中有利用DPS芯片实现脉宽调制的控制，继而采用逆变控制技术将超级电容电池产生的直流电逆变为50HZ恒压恒频的交流电直接向电脑电源供电。这种基于超级电容电池强储能能力的UPS拓扑结构，虽然较好的解决了超级电容电池充电放电控制问题。但从根本上来说并未解决UPS体积大，移动携带不便等问题。同时这种控制方法本质上让电流经过了 AC-DC-AC-DC的变化，即220V交流市电经整流后给蓄电池充电，蓄电池直流放电由逆变装置变为交流220V电输入给电脑电源，同时电脑电源工作时亦需经过整流将220V交流电转化为直流电。而在电力电子电路里面，能量利用率相对较低的即为整流部分了，而基于传统UPS工作原理的断电延时系统，其后备电池能量转换效率相对较低，从根本上影响了后备电池供电时间。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种计算机内嵌式智能自保护供电模块。本发明所采用的技术方案一种计算机内嵌式智能自保护供电模块，包括依次连接的超级电容电池组、通断电切换装置、DC/DC变换模块，所述计算机电源分别与超级电容电池组、计算机主板连接，所述DC/DC变换模块经二极管与计算机主板连接。所述DC/DC变换模块由boost升压电路和buck降压电路构成。所述通断电切换装置由相互连接的光耦及固态继电器构成。所述通断电切换装置由计算机主板的PS-ON信号控制。本发明的有益效果
(I)本发明作为电脑电源负载接入电脑机箱中，实现模块内嵌式供电大大减小模块占用体积，携带便利。(2)本发明采用超级电容电池组作为储能装置，相较之传统蓄电池，绿色环保，充电迅速，循环使用寿命长，大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率高，漏电流小，功率密度高。(3)本发明采用DC/DC变换模块，能量转换效率高，输入宽电压，电流输出稳定，纹波小。
图I为本发明的电路结构图，图2为本发明的电路原理图，图3为本发明的DC/DC变换模块中的升压电路原理图，图4为本发明的DC/DC变换模块中的降压电路原理图，图5为本发明的通断电切换装置的电路图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例如图I所示，一种计算机内嵌式智能自保护供电模块，作为电脑负载接入到电脑机箱中，包括依次连接的超级电容电池组、通断电切换装置、DC/DC变换模块，所述计算机电源分别与超级电容电池组、计算机主板连接，所述DC/DC变换模块经二极管与计算机主板连接。超级电容电池组作为储能器件，实现电源的断电延时功能；DC/DC变换模块将超级电容电池组供给的直流电转化为计算机主板所需的12V，5V，3. 3V，-12V等电压，通断电切换装置实现超级电容电池组对DC/DC变换模块供电的截断和导通，所述通断电切换装置由计算机主板的PS-ON信号控制，通过这个信号判断计算机的工作状态。如图2所示，计算机电源向计算机主板及各工作系统供电，此时通断电切换装置切断DC/DC变换模块供电电路。同时，计算机电源的+12V输出给超级电容电池组充电。+12V的电压刚好可以满足5节串联超级电容电池充电电压；并且，计算机电源电压输出几乎恒定，电流也相当稳定。如此充分利用电脑电源输出特性给超级电容电池充电，可将二者有机融合起来。由此可删减掉充电电路，使得电路结构更为简单，能量利用率更高。当电网发生故障时,控制线路迅速切换至超级电容电池供电线路导通模式,超级电容电池组放电，DC/DC变换模块输出对应电压，继续为系统供电。当电网发生故障时，通断电切换装置迅速切换至超级电容电池组供电线路导通模式，超级电容电池组放电，DC/DC变换模块输出电压，继续为计算机主板及各工作系统供电。本发明作为计算机电源的一个内嵌装置，当市电正常时作为负载储能，当市电异常时，作为输出，以后备电源的形式给系统供电，实现模块可内嵌和自保护供电的功能。如图3所示，boost型DC/DC升压电路利用GS3660升压芯片，利用PWM (脉冲宽度调制)的优越性，提供一个高效、较宽电压调节范围的电源。具有较小的静态电流，在重载情况下具有较高的效率，噪声小。采用很小体积的外围元件就可获得满意的输出波形，这样便于降低电路成本及电路的尺寸。该电路PWM输出直接驱动N沟道场效应管驱动升压，宽电压供电2. 2V-15V，宽工作频率50KHZ-1MHZ振荡频率，具有欠压保护功能、软启动及短路保护功能。如图4所示，buck型DC/DC降压电路利用XL4012降压芯片，输入电压范围可由最低3. 6伏特到最高30伏特，输出电压0. 8V — 23V可调整且输出电流可高达12A内部具有完整的系统保护功能包括可调式软启动、短路保护、过温度保护及可调式过电流保护功能，切换频率固定为260KHz。如图5所示，通断电切换装置由光耦和固态继电器构成。固态继电器处于常闭状态。当PS-ON处于高电平状态时(即电脑待机状态)，光耦输入端导通，其输出端电阻变小，继电器吸合触点1、3相连，超级电容输出电路处于断开状态。当PS-ON处于低电平状态(电脑开机)光I禹输入端未导通，输出端电阻趋于无穷大，继电器保持常闭状态。而由于DC/DC变换模块末端二极管压降，使得DC/DC变换模块输出端电压略低于电脑电源输出端电压。此时DC/DC模块并未工作，但电路中的小电流使得DC/DC变换模块中IC保持待机模式。而当计算机电源断电时，DC/DC变换模块末端二极管迅速导通，DC/DC变换模块开始工作，保证电脑继续工作。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种计算机内嵌式智能自保护供电模块，其特征在于，包括依次连接的超级电容电池组、通断电切换装置、DC/DC变换模块，所述计算机电源分别与超级电容电池组、计算机主板连接，所述DC/DC变换模块经二极管与计算机主板连接。
2.根据权利要求I所述的一种计算机内嵌式智能自保护供电模块，其特征在于，所述 DC/DC变换模块由boost升压电路和buck降压电路构成。
3.根据权利要求I所述的一种计算机内嵌式智能自保护供电模块，其特征在于，所述通断电切换装置由相互连接的光耦及固态继电器构成。
4.根据权利要求I所述的一种计算机内嵌式智能自保护供电模块，其特征在于，所述通断电切换装置由计算机主板的PS-ON信号控制。
全文摘要
本发明公开了一种计算机内嵌式智能自保护供电模块，包括依次连接的超级电容电池组、通断电切换装置、DC/DC变换模块，所述计算机电源分别与超级电容电池组、计算机主板连接，所述DC/DC变换模块经二极管与计算机主板连接。本发明实现了电脑智能自保护供电；利用超级电容电池组的强储能能力，利用其能量密度大的特点使得储能单元体积大大变小，使其可内嵌入电脑。同时通断电切换装置结合DC/DC模块，使得电路断电时可由超级电容电池组向电脑电源供电维持电脑系统的正常运行。
文档编号H02J7/00GK102981590SQ20121049891
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者徐德祥, 何希聪, 王振民, 许湘敏 申请人:华南理工大学