一种备份供电装置的制作方法

本发明涉及备份供电器件领域，特别是涉及一种备份供电装置。

背景技术：

在云计算时代，海量数据需要掉电存储，即当运行系统出现掉电情况时能够基于备电装置将部分数据存储起来，以保证部分数据不会因系统掉电而丢失。因此为了降低数据丢失的风险，对备份电池的供电质量、冷备切换时间、可靠性等提出了更高的要求。

目前，较多研究机构均致力于研究如何选择高质量的电池芯、如何设计电池芯的充电、放电控制保护电路，但是对于备份电池自身的输出电压质量这方面的研究一直是个瓶颈。现有技术中，备份电池在供电过程中存在输出电压会下降，比如使用的备份电池在供电过程中输出电压会从12v下降到9v，导致降低了系统的稳定性、可靠性。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的是提供一种备份供电装置，实现了输出电压维持稳定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种备份供电装置，包括供电控制模块、充电电路、备份电池模块、放电电路、采样电路和控制模块；

所述供电控制模块用于与交流电源相连，接收交流电源输入的电；

所述充电电路与所述供电控制模块、所述备份电池模块分别相连，用于将所述供电控制模块输出的电传输给所述备份电池模块，对所述备份电池模块充电；

所述放电电路与所述备份电池模块相连，用于将所述备份电池模块输出的电传输给负载设备；

所述采样电路用于采样所述放电电路的输出电压；

所述控制模块用于根据所述采样电路反馈的针对所述放电电路的采样信号对所述放电电路进行控制，使所述放电电路向负载设备输出的电压维持在预设范围内。

可选地，所述采样电路还用于采样所述充电电路的输出电压、输出电流；

所述控制模块还用于根据所述采样电路得到的针对所述充电电路的采样信号，通过与所述充电电路相连的保护电路，控制所述充电电路的输出电压、输出电流维持在预设范围内。

可选地，所述采样电路还用于采样所述供电控制模块的输出电压；

所述控制模块还用于根据所述采样电路得到的针对所述供电控制模块的采样信号，判断所述供电控制模块的输出电压是否满足充电条件，并在不满足充电条件时进行反馈控制。

可选地，所述采样电路还用于监测所述备份电池模块已充电电量的大小；

所述控制模块还用于根据所述备份电池模块已充电电量所处的范围，控制所述供电控制模块输出对应的预设值电压，为所述备份电池模块充电。

可选地，所述控制模块根据所述采样电路返回的针对所述放电电路的采样信号对所述放电电路进行控制，采用比例-积分-微分控制算法。

可选地，所述采样电路对所述放电电路输出电压采样进行采样线性修正。

可选地，所述控制模块具体用于向所述放电电路的采样口输出一路脉宽调制波信号，通过调节脉宽调制波信号的占空比，获得多个不同占空比时的采样信号，根据多个不同占空比时的采样信号进行采样线形修正；向所述放电电路输出一路脉宽调制波信号，通过调节脉宽调制波信号的占空比，对所述放电电路的输出电压进行控制，使所述放电电路向负载设备输出的电压维持在预设范围内。

可选地，所述供电控制模块还用于与负载设备连接，当交流电源正常时，通过所述供电控制模块向负载设备供电；当交流电源断电时，由所述备份电池模块为负载设备供电。

由上述技术方案可知，本发明所提供的备份供电装置，包括供电控制模块、充电电路、备份电池模块、放电电路、采样电路和控制模块。其中，供电控制模块用于与交流电源连接，接收交流电源输入的交流电，通过充电电路将供电控制模块输出的电传输给备份电池模块，为备份电池模块充电。在备电模式时，通过放电电路将备份电池模块输出的电传输给负载设备，为负载设备供电。其中采样电路用于采样放电电路的输出电压，控制模块根据采样电路反馈的针对放电电路的采样信号对放电电路进行控制，使放电电路输出给负载设备的电压维持在预设范围内，从而实现在使用本备份供电装置为负载设备供电时，输出给负载设备的输出电压维持稳定，克服了现有技术存在的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种备份供电装置的示意图；

图2为本发明又一实施例提供的一种备份供电装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例提供的一种备份供电装置，包括供电控制模块10、充电电路11、备份电池模块12、放电电路13、采样电路14和控制模块15；

所述供电控制模块10用于与交流电源相连，接收交流电源输入的电；

所述充电电路11与所述供电控制模块10、所述备份电池模块12分别相连，用于将所述供电控制模块输出的电传输给所述备份电池模块，对所述备份电池模块充电；

所述放电电路13与所述备份电池模块12相连，用于将所述备份电池模块12输出的电传输给负载设备；

所述采样电路14采样所述放电电路的输出电压；

所述控制模块15根据所述采样电路反馈的针对所述放电电路的采样信号对所述放电电路进行控制，使所述放电电路向负载设备输出的电压维持在预设范围内。

本实施例备份供电装置中，供电控制模块用于与交流电源连接，接收交流电源输入的交流电，通过充电电路将供电控制模块输出的电传输给备份电池模块，为备份电池模块充电。在备电模式时，通过放电电路将备份电池模块输出的电传输给负载设备，为负载设备输出电。

进一步本装置中，采样电路用于采样放电电路的输出电压，控制模块根据采样电路反馈的针对放电电路的采样信号对放电电路进行控制，使放电电路输出给负载设备的电压维持在预设范围内，从而实现了在使用本备份供电装置为负载设备供电时，输出给负载设备的输出电压维持稳定，能够保障负载设备的稳定性和可靠性，克服了现有技术存在的缺陷。

进一步的，请参考图2，本实施例备份供电装置中，所述采样电路14还用于采样所述充电电路11的输出电压、输出电流；所述控制模块15还用于根据所述采样电路14得到的针对所述充电电路11的采样信号，通过与所述充电电路11相连的保护电路16，控制所述充电电路11的输出电压、输出电流维持在预设范围内。

本装置通过对充电电路的输出电压、输出电流采样并进行反馈控制，以保障对备份电池模块充电过程中充电电压、充电电流稳定，防止出现过压、过流、欠压、过热、短路等现象，对备份电池起到保护作用。

进一步的，所述采样电路14还用于采样所述供电控制模块10的输出电压；所述控制模块15还用于根据所述采样电路14得到的针对所述供电控制模块10的采样信号，判断所述供电控制模块10的输出电压是否满足充电条件，并在不满足充电条件时进行反馈控制。当根据采样信号监测到供电控制模块10的输出电压不满足对备份电池模块的充电条件时，控制模块15对供电控制模块进行反馈控制，使其输出电压满足条件，保证为备份电池模块稳定充电。

其中具体的，所述采样电路14还用于监测所述备份电池模块12已充电电量的大小；所述控制模块15还用于根据所述备份电池模块12已充电电量所处的范围，控制所述供电控制模块10输出对应的预设值电压，为所述备份电池模块12充电。

本备份供电装置中根据备份电池模块12电量的大小不同，供电控制模块以不同的输出电压为备份电池模块12充电。示例性的，当备份电池模块中电芯输出电压低于8.1v，则通过保护电路开启欠压保护，并以预充电模式对备份电池模块充电；当电芯电压高于9v，则解除欠压保护；当电芯电压小于12.1v，则以cc充电模式为其充电；当电芯电压位于12.1-12.3v，则以cv充电模式为其充电；当电芯电压大于12.3v且充电电流小于80毫安，则进入充电截止状态。

本装置中，采样电路14对放电电路的输出电压进行ad采样，具体的，在控制模块10根据采样电路14返回的针对放电电路的采样信号对放电电路13进行控制，采用比例-积分-微分控制算法，即pid控制算法，并为进一步提高pid控制精度，可引进模糊控制理论。

进一步优选的，采样电路14对所述放电电路13输出电压采样进行采样线性修正，具体采用ad采样线性修正，ad采样线性修正可采用经典线性修正算法，从而提高采样精度，并且提高对放电电路输出电压控制的稳定度。

在具体实施时，对于采样电路14对放电电路13的输出电压采样，并根据反馈的采样信号对放电电路进行控制的具体实施方式为：所述控制模块15向所述放电电路13的采样口输出一路脉宽调制波信号，通过调节脉宽调制波信号的占空比，获得多个不同占空比时的采样信号，根据多个不同占空比时的采样信号进行采样线形修正；向所述放电电路13输出一路脉宽调制波信号，通过调节脉宽调制波信号的占空比，对所述放电电路13的输出电压进行控制，使所述放电电路向负载设备输出的电压维持在预设范围内。

控制模块15中单片机输出一路脉宽调制波信号(pwm信号)，输出至放电电路的采样口，在采样过程中通过调节脉宽调制波信号的占空比进行采样线形修正，先对0v情况进行采样，消除这一采样漏数，然后调节pwm信号的占空比，依次以占空比100％采样、占空比75％采样、占空比50％采样、占空比25％采样，根据得到的各采样值进行线形修正。

单片机输出的另一路脉宽调制波信号(pwm信号)输出至放电电路13，对放电电路进行控制，通过调节脉宽调制波信号的占空比控制放电电路的输出电压，使其输出电压维持在预设范围内。

本实施例备份供电装置中，采样电路14对充电电路11的输出电压、输出电流进行ad采样，具体的，在控制模块10根据采样电路14返回的针对充电电路的采样信号对充电电路11进行控制，采用比例-积分-微分控制算法，即pid控制算法，并为进一步提高pid控制精度，可引进模糊控制理论。

进一步优选的，采样电路14对所述充电电路11输出电压、输出电流采样进行采样线性修正，具体采用ad采样线性修正，ad采样线性修正可采用经典线性修正算法，从而提高采样精度。

进一步的，本实施例备份供电装置中，所述供电控制模块10还用于与负载设备连接，当交流电源正常时，通过所述供电控制模块10向负载设备供电；当交流电源断电时，由所述备份电池模块12为负载设备供电。

在具体实施时，可在供电控制模块10中设计或门电路，当交流电源正常时，通过供电控制模块10向负载设备供电；而当交流电源断电时，由备份电池模块为负载设备供电，从而实现供电装置由电源供电和备份供电之间的切换。降低系统设计难度，缩短冷备切换时间，提高系统稳定性和可靠性。

优选的，本实施例备份供电装置中，充电电路11和放电电路13可采用buck-boost电路，

本实施例备份供电装置，实现了在备份供电时向负载设备输出的电压维持稳定，不受周围环境影响，能够保障负载设备的稳定性和可靠性。

需要说明的是，本实施例备份供电装置可以应用于存储阵列，也可以应用于其它需采用备电方案的系统。

以上对本发明所提供的一种备份供电装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。