一种超级电容的开关电路及方法与流程

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种超级电容的开关电路及方法。

背景技术：

在服务器由于部分部件损坏而需要进行维护时，维护的流程通常首先需要拔除电源线，才能拉出机箱进行断电更换新的部件，由于系统断电后，寻找相对应故障的部件有一定困难，于是服务器上通常会设计有错误指示灯，方便现场维护人员进行快速的部件更换。

错误指示灯在设计时，往往通过备载电源供电，例如将超级电容作为备载电源给电路供电，但由于备载电源载电容量有限，这就要求电路在设计时需要尽量降低电量损耗，为维护人员提供最长的维护时间。而现有技术备载电源的开关电路中往往包含有电源芯片，电源芯片在工作时需要消耗部分备载电源的电量，这使得备载电源的电量不能够完全提供给错误指示灯，致使错误指示灯的工作时间被缩短。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种应用于超级电容的开关电路及方法，能够减少开关电路损耗的电量，使得备载电源的电量得以充分提供至错误指示灯，以延长错误指示灯的服务时间。

本发明提供了一种超级电容的开关电路，所述电路包括：第一栓锁和第二栓锁；其中所述第二栓锁包括第二nmos管、第二电阻、第三电阻、开关按钮和漏电预防模块；

所述第一栓锁，用于电源线未被拔除时，控制所述第二栓锁维持关闭；所述第一栓锁的第一端连接电源供应器，所述第一栓锁的第二端连接所述第二nmos管的栅极，所述第一栓锁的第三端接地；

所述第二栓锁，用于电源线被拔除且所述开关按钮被按下时，使超级电容开始放电；所述开关按钮的第一端接地，所述开关按钮的第二端连接所述第二nmos管的漏极；所述第二nmos管的漏极连接所述漏电预防模块的第一端，所述第二nmos管的源极接地；所述漏电预防模块的第一端通过所述第二电阻连接所述超级电容，所述漏电预防模块的第二端连接所述超级电容；所述漏电预防模块的第三端作为所述第二栓锁的输出端，所述输出端通过第三电阻连接所述第二nmos管的栅极。

可选的，所述第一栓锁包括：第一电阻和第一nmos管；

所述第一电阻的一端连接所述第一nmos管的栅极，所述第一电阻的另一端作为所述第一栓锁的第一端；所述第一nmos管的漏极作为所述第一栓锁的第二端；所述第一nmos管的源极作为所述第一栓锁的第三端。

可选的，所述漏电预防模块包括：第一pmos管和第二pmos管；

所述第一pmos管的栅极作为所述漏电预防模块的第一端，所述第一pmos管的漏极作为所述漏电预防模块的第二端，所述第一pmos管的栅极和所述第二pmos管的栅极连接，所述第一pmos管的源极和所述第二pmos管的源极连接，所述第二pmos管的漏极作为所述漏电预防模块的第三端。

可选的，所述电路还包括：第四电阻；

所述第四电阻的一端连接所述漏电预防模块的第三端，所述第四电阻的另一端接地。

可选的，所述电路还包括：滤波电容；

所述滤波电容的一端连接所述漏电预防模块的第三端，所述滤波电容的另一端接地。

可选的，所述超级电容的供电电压大于12v。

可选的，所述电路还包括：远端开关模块；

所述远端开关模块，用于在所述第二栓锁开启时，可通过远程控制关闭所述第二栓锁。

可选的，所述远端开关模块包括：控制器、第五电阻和第三nmos管；

所述控制器，用于接收远程控制信号并根据所述远程控制信号输出相应控制电位；所述控制器用于将所述控制电位通过所述第五电阻输出给所述第三nmos管的栅极，所述第三nmos管的源极接地，所述第三nmos管的漏极与所述第二nmos管的栅极相连。

可选的，所述控制器为以下任意一种：

复杂可编程逻辑器件cpld、现场可编程门阵列fpga和数字信号处理器dsp。

本发明实施例还提供了一种超级电容的开关方法，应用于所述超级电容的开关电路，所述方法包括：

电源线未被拔除时，控制所述第二栓锁维持关闭；

电源线被拔除且所述开关按钮被按下时，使超级电容开始放电。

本发明提供了一种超级电容的开关电路，利用第一栓锁，在电源线未被拔除时，控制所述第二栓锁维持关闭，以使超级电容不进行供电，可以有效避免电源线未拔除时因误触开关按钮导致的超级电容提前放电；所述第二栓锁，用于电源线被拔除且所述开关按钮被按下时，使超级电容开始放电；所述开关按钮的第一端接地，所述开关按钮的第二端连接所述第二nmos管的漏极；所述第二nmos管的漏极连接所述漏电预防模块的第一端，所述第二nmos管的源极接地；所述漏电预防模块的第一端通过所述第二电阻连接所述超级电容，所述漏电预防模块的第二端连接所述超级电容，所述漏电预防模块的第三端作为所述第二栓锁的输出端，所述预防漏电模块能够防止超级电容在开关按钮未被按下时的漏电现象，所述输出端通过第三电阻连接所述第二nmos管的栅极，可以通过输出端的电压控制第二nmos管漏极与源极之间的通断，进而改变所述预防漏电模块第一端的电压。本申请提供的超级电容的开关电路，在开关按钮被按下前，能够避免超级电容提前放电，同时开关电路中不含有电源芯片，能够减少开关电路损耗的电量，使得备载电源的电量得以充分提供至错误指示灯，以延长错误指示灯的服务时间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请实施例一提供的超级电容的开关电路的示意图；

图2为本申请实施例二提供的超级电容的开关电路的示意图；

图3为本申请实施例三提供的超级电容的开关电路的示意图；

图4为本申请实施例四提供的超级电容的开关方法的流程图。

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，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，以下实施例中的“第一”、“第二”等词只是为了方便描述，并不是对相应电路元器件的限定。

实施例一：

本申请实施例提供了一种超级电容的开关电路，下面结合附图具体介绍其工作原理。

参见图1，该图为本申请实施例一提供的超级电容的开关电路的示意图。

所述开关电路包括：第一栓锁101和第二栓锁102；其中所述第二栓锁102包括第二nmos管103、第二电阻104、第三电阻109、开关按钮105和漏电预防模块106。

所述第一栓锁101，用于电源线未被拔除时，控制所述第二栓102锁维持关闭。

所述第一栓锁101的第一端连接电源供应器107，所述第一栓锁的第二端连接所述第二nmos管103的栅极，所述第一栓锁101的第三端接地。

所述第一栓锁101的第一端连接高电位时，所述第一栓锁101的第二端和所述第一栓锁101第三端之间导通；所述第一栓锁101的第一端连接低电位时，所述第一栓锁101的第二端和所述第一栓锁101第三端之间断开。

所述第二栓锁102，用于电源线被拔除且所述开关按钮105被按下时，使超级电容108开始放电。

所述开关按钮105的第一端接地，所述开关按钮105的第二端连接所述第二nmos管103的漏极；所述第二nmos管103的漏极连接所述漏电预防模块106的第一端，所述第二nmos管103的源极接地；所述漏电预防模块106的第一端通过所述第二电阻104连接所述超级电容108，所述漏电预防模块106的第二端连接所述超级电容108。

所述漏电预防模块106的第三端作为所述第二栓锁102的输出端，所述输出端通过第三电阻109连接所述第二nmos管103的栅极。

所述漏电预防模块106的第一端连接高电位时，所述漏电预防模块106的第二端与所述漏电预防模块106的第三端之间断开；所述漏电预防模块106的第一端连接低电位时，所述漏电预防模块106的第二端与所述漏电预防模块106的第三端之间导通。

下面具体介绍本实施例所述超级电容的开关电路的工作原理：

当未拔除电源线时，电源供应器107处于正常供电的状态，所述第一栓锁101的第一端连接所述电源供应器107，即第一栓锁101的第一端连接高电位，此时所述第一栓锁101的第二端和所述第一栓锁101第三端之间导通。

因为错误指示灯在电源供应器107正常供电的情况下不工作，所以此时第二栓锁102中的开关按钮105维持打开状态，此时所述漏电预防模块106的第一端通过所述第二电阻104连接所述超级电容108，即所述漏电预防模块106的第一端连接高电位，因此所述漏电预防模块106的第二端与所述漏电预防模块106的第三端之间断开，即所述超级电容108的电压不能通过所述输出端输出。

当电源线被拔除时，需要错误指示灯进行工作，此时将开关按钮105闭合，所述漏电预防模块106的第一端通过所述开关按钮105接地，所述漏电预防模块106的第一端由高电位转变为瞬时低电位，导致所述漏电预防模块106的第二端与所述漏电预防模块106的第三端之间导通，所述超级电容108的电压通过所述输出端输出。

并且当电源线被拔除时，电源供应器107停止为第一栓锁101供电，即第一栓锁101的第一端连接低电位，所述第一栓锁101的第二端和所述第一栓锁101第三端之间断开，所述输出端通过所述第三电阻109连接所述第二nmos管103的栅极，此时所述第二nmos管103的栅极连接高电位，所述第二nmos管103的漏极和源极之间被导通，所述漏电预防模块106的第一端通过所述第二nmos管103接地，此时所述漏电预防模块106的第一端由瞬时低电位转换成稳态低电位，漏电预防模块106的第二端与漏电预防模块106的第三端之间保持稳定的导通，以使所述超级电容108的电压通过所述输出端稳定输出。

需要注意的是，本实施例采用的开关按钮105可以为带有自动复位的开关按钮，即在按下开关按钮105时闭合开关，然后只需待所述超级电容108的电压通过所述输出端稳定输出后放开开关按钮105即可完成开关按钮105的自动复位，但此时漏电预防模块106的第一端已经通过第二nmos管103接地，因此漏电预防模块106的第一端仍然维持低电位。

本申请实施例提供的种超级电容的开关电路，利用第一栓锁101，在电源线未被拔除时，控制所述第二栓锁102维持关闭，以使超级电容108不进行供电，可以有效避免电源线未拔除时因误触开关按钮105导致的超级电容108提前放电；所述第二栓锁102，在电源线被拔除且所述开关按钮105被按下时，控制超级电容108开始放电。所述预防漏电模块106能够防止超级电容108在开关按钮105未被按下时的漏电现象，所述输出端通过第三电阻109连接所述第二nmos管103的栅极，可以通过输出端的电压控制第二nmos管103漏极与源极之间的通断，进而改变所述预防漏电模块106第一端的电压。本申请实施例提供的超级电容的开关电路，在开关按钮被按下前，能够避免超级电容提前放电，同时开关电路中不含有电源芯片，能够减少开关电路损耗的电量，使得备载电源的电量得以充分提供至错误指示灯，以延长错误指示灯的服务时间。

实施例二：

本申请实施例还提供了另一种超级电容的开关电路的示意图，下面结合附图进行具体说明。

参见图2，该图为本申请实施例二提供的超级电容的开关电路的示意图。

本申请实施例所述的超级电容的开关电路的第一栓锁101包括：第一电阻201和第一nmos管202。

所述第一电阻201的一端连接所述第一nmos管202的栅极，所述第一电阻201的另一端作为所述第一栓锁的第一端；所述第一nmos管202的漏极作为所述第一栓锁的第二端；所述第一nmos管202的源极作为所述第一栓锁的第三端。

所述漏电预防模块106包括：第一pmos管203和第二pmos管204。

所述第一pmos管203的栅极作为所述漏电预防模块的第一端，所述第一pmos管203的漏极作为所述漏电预防模块的第二端，所述第一pmos管203的栅极和所述第二pmos管204的栅极连接，所述第一pmos管203的源极和所述第二pmos管204的源极连接，所述第二pmos管204的漏极作为所述漏电预防模块的第三端。

下面具体介绍本实施例所述超级电容的开关电路的工作原理：

当未拔除电源线时，电源供应器107处于正常供电的状态，第一nmos管202的栅极连接高电位，导通了第一nmos管202的漏极与源极。

错误指示灯在电源供应器107正常供电的情况下不工作，所以此时第二栓锁102中的开关按钮105维持打开状态，此时第一pmos管203的栅极通过所述第二电阻104连接所述超级电容108，即连接高电位，使得第一pmos管203漏极和源极断开，第二pmos管204的漏极和源极同样断开，所述超级电容108的电压不能通过所述输出端输出。

需要注意的是，由于pmos管在实际使用时漏极和源极之间会存在一个寄生二极管，所述寄生二极管的导通方向为由漏极向源极，本申请实施例电路中第一pmos管203和第二pmos管204采用图3所示的连接方式，能够使二者产生的寄生二极管具有相反的导通方向，进而防止因所述超级电容108产生漏电流而导致电量损耗。

当电源线被拔除时，需要错误指示灯进行工作，此时将开关按钮105闭合，第一pmos管203和第二pmos管204的栅极通过所述开关按钮105接地，所述第一pmos管203和第二pmos管204的栅极由高电位转变为瞬时低电位，使得所述第一pmos管203的漏极和源极之间瞬时导通，同时使得所述第二pmos管204的漏极与源极之间也瞬时导通，所述超级电容108的电压可以通过所述输出端输出。

并且当电源线被拔除时，电源供应器107停止供电，即第一nmos管202的栅极连接低电位，第一nmos管202的漏极与源极之间断开，所述输出端通过所述第三电阻109连接所述第二nmos管103的栅极，此时第二nmos管103的栅极连接高电位，第二nmos管103的漏极和源极之间被导通，第一pmos管203的栅极通过所述第二nmos管103接地，第一pmos管203的栅极由瞬时低电位转换成稳态低电位，使得所述第一pmos管203的漏极和源极之间稳定导通，同时使得所述第二pmos管204的漏极与源极之间也稳定导通，以使所述超级电容108的电压通过所述输出端稳定输出。

此外，本申请实施例所述的超级电容的开关电路还包括：第四电阻205和滤波电容206。

所述第四电阻205的一端连接所述漏电预防模块的第三端，即连接所述第二pmos管的源极，所述第四电阻205的另一端接地。

所述第四电阻205用于限制电路中的电流大小进而保护电路。

所述滤波电容206的一端连接所述漏电预防模块的第三端，即连接所述第二pmos管的源极，所述滤波电容206的另一端接地。

所述滤波电容206用于提高开关的抗干扰能力并稳定输出端的输出电压。

可选的，所述超级电容的供电电压大于12v。

为了延长错误指示灯的服务时间，本申请实施例还采用了高电压超级电容，即供电电压大于12v的超级电容，来提供更大的电荷容量。

本申请实施例提供的种超级电容的开关电路，在电源线未被拔除时，第一nmos管201控制所述第二栓锁维持关闭，以使超级电容108不进行供电，可以有效避免电源线未拔除时因误触开关按钮105导致的超级电容提前放电；所述第二栓锁，用于电源线被拔除且所述开关按钮被按下时，使超级电容开始放电。所述预防漏电模块106包括有两个pmos管，能够防止超级电容108在开关按钮未被按下时的漏电现象，所述输出端通过第三电阻109连接所述第二nmos管的栅极，可以通过输出端的电压控制第二nmos管漏极与源极之间的通断，进而改变第一pmos管和第二pmos管栅极的电压。本申请实施例提供的超级电容的开关电路，在开关按钮被按下前，能够避免超级电容进行提前放电，同时开关电路中不含电源芯片，能够减少开关电路损耗的电量，使得备载电源的电量得以充分提供至错误指示灯，以延长错误指示灯的服务时间。

实施例三：

本申请实施例还提供了另一种超级电容的开关电路的示意图，下面结合附图进行具体说明。

参见图3，该图为本申请实施例三提供的级电容的开关电路的示意图。

本申请实施例的开关电路在实施例二所述电路的基础上增加了远端开关模块，所述远端开关模块包括：控制器301、第五电阻302和第三nmos管303。

所述远端开关模块，用于在所述第二栓锁开启时，通过远程控制关闭所述第二栓锁。

所述控制器301，用于接收远程控制信号并根据所述远程控制信号输出相应控制电位；所述控制器301用于将所述控制电位通过所述第五电阻302输出给所述第三nmos管303的栅极，所述第三nmos管303的源极接地，所述第三nmos管303的漏极与所述第二nmos管103的栅极相连。

所述第五电阻302，用于限制电路电流，起到保护电路的作用。

下面具体介绍所述远端开关模块的工作原理：

在所述第二栓锁开启后，此时所述超级电容108的电压通过所述输出端稳定输出，需要通过远程控制使所述第二栓锁关闭时，首先向控制器301控制器发送远程控制信号，所述控制器301根据所述控制信号向所述第三nmos管303的栅极输出高电位，此时第三nmos管303的漏极和源极被导通，将第二nmos管103的栅极接地，第二nmos管103的栅极由高电位转变为低电位，第二nmos管103的漏极与源极之间断开，使得第一pmos管203的栅极和第二pmos管204的栅极均由低电位转变为高电位，进而使第一pmos管203的漏极与源极之间断开，同时第二pmos管204的漏极与源极之间也断开，即超级电容108与输出端之间的通路断开。

本申请实施例所述超级电容的开关电路的其它部分的工作原理与实施例二中所述电路相同，在此不再赘述。

此外，所述控制器可以为以下任意一种：

cpld(complexprogrammablelogicdevice，复杂可编程逻辑器件)、fpga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)或dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理器)。

利用本申请实施例所述的超级电容的开关电路增加了远端开关模块，能够在所述第二栓锁开启时，通过远程控制关闭所述第二栓锁，更加方便快捷。

实施例四：

基于上述实施例提供的超级电容的开关电路，本申请实施例还提供了一种超级电容的开关方法，下面结合附图具体说明。

参见图4，该图为本申请实施例四提供的超级电容的开关方法的流程图。

所述方法包括以下步骤：

s401：电源线未被拔除时，控制所述第二栓锁维持关闭。

在电源供应器正常供电时，所述错误指示灯不工作，此时电源供应器为第一栓锁供电，第一栓锁控制所述第二栓锁维持关闭。

s402：电源线被拔除且所述开关按钮被按下时，使超级电容开始放电。

在电源供应器停止供电且需要所述错误指示灯正常工作时，所述开关按钮被按下，所述第二栓锁开启，导通所述超级电容的开关电路使所述超级电容通过输出端稳定输出电压。

本申请实施例所述的超级电容的开关方法，可以应用于上述任一实施例所述的超级电容的开关电路，在电源线未被拔除时，控制所述第二栓锁维持关闭，使第二栓锁在电源拔除前不会提前放电。在电源线被拔除时若按下所述开关按钮，则所述第二栓锁开启，所述超级电容开始放电。利用本实施例所述方法，能够减少超级电容的电量损失，延长错误指示灯的服务时间。

上述实施例中，对于各个实施例的描写都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。