备电设备、备电系统及备电方法

摘要

本发明提供一种备电设备、备电系统及备电方法。备电设备包括：彼此并联的第一备用电源以及第二备用电源，所述第一备用电源为固态电容，所述第二备用电源为超级电容。本发明的备电设备、备电系统及备电方法有效地保证了备电设备的备电能力。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种备电设备、备电系统及备电方法。

背景技术

目前的备用设备一般是使用超级电容。但超级电容存在如下主要缺陷： 由于超级电容的直流等效电阻（Equivalent Series Resistance，简称为：ESR） 相对较大，在放电瞬间会形成较大的ESR消耗形成的电压跌落（IRdrop）， 其中，I表示放电瞬间电流，R表示电容的ESR，drop表示电压降低幅度， 且幅度等于I乘以R，从而使得超级电容的直流等效电阻增大，备电能力下 降。一旦备电电压下降至一定阀值，就会使备电功能失败。

发明内容

本发明提供一种备电设备、备电系统及备电方法，有效地保证了备电设 备的备电能力。

本发明的第一方面是提供一种备电设备，包括：彼此并联的第一备用电 源以及第二备用电源，所述第一备用电源为固态电容，所述第二备用电源为 超级电容。

在第一方面的第一种可能实现方式中，所述第一备用电源的初始放电电 压低于主供电电源的电压，且高于所述第二备用电源的初始放电电压；其中， 所述主供电电源用于为外部设备进行正常供电的电源。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方 式中，所述第一备用电源还包括：至少一个与所述固态电容相并联的第二固 态电容。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方 式中，所述固态电容为钽固态电容或者铝固态电容或者陶瓷电容。

本发明的第二方面是提供一种备电系统，其特征在于，包括本发明第一 方面所述的主供电电源和所述的备电设备，其中，所述主供电电源分别与所 述备电设备中的第一备用电源和第二备用电源相串联。

在第二方面的第一种可能实现方式中，还包括：直流转换模块，其中， 当所述主供电电源故障时，所述第一备用电源与所述第二备用电源通过二极 管或MOS管与所述直流转换模块相串联，并通过所述直流转换模块向所述外 部设备供电。

本发明的第三方面是提供一种根据本发明第一方面第一至三种任一可能 的实施方式或本发明第二方面或本发明第二方面第一种可能的实施方式的备 电方法，包括：

在所述主供电电源故障时，通过所述备电设备的所述第一备用电源为所 述外部设备进行供电；

当所述第一备用电源的实际放电电压低于所述备电设备的所述第二备用 电源的初始放电电压时，通过所述第二备用电源为所述外部设备进行供电。

本发明的技术效果是：该备电设备包括彼此并联的第一备用电源以及第 二备用电源，且该第一备用电源包括至少一个固态电容，第二备用电源为超 级电容，由于超级电容与至少一个固态电容相并联，因此，不仅在通过固态 电容保证放电瞬间不会存在较大的电压跌落，还可以通过超级电容实现较长 时间的备电使用。

附图说明

图1为本发明提供的备电设备的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的备电设备的又一个实施例的结构示意图；

图3为本发明提供了一种备电系统的实施例的结构示意图；

图4为本实施例中主供电电源电压跌落以及第一备用电源和第二备用 电源的放电电压变换关系图；

图5本发明提供了一种备电方法实施例的流程图；

图6为备电设备放电电流的示意图。

具体实施方式

图1为本发明提供的备电设备的一个实施例的结构示意图，如图1所示， 本实施例提供的备电设备包括：彼此并联的第一备用电源11以及第二备用电 源12，第一备用电源11为固态电容，第二备用电源12为超级电容。

另外，该备电设备可以在外部设备的主供电电源故障时进行供电，其中， 该备电设备可以设置在外部设备中。在本实施例中，以外部设备为为固态硬 盘为例，详细介绍本实施例：第一备用电源11为固态电容，固态电容的直流 等效内阻非常低，而且耐压高，可以充电到比较高的电压。另外，固态电容 在放电瞬间不会存在电压跌落。但是，由于其容值非常低，即只能支撑固态 硬盘工作很短的时间，因此，可以通过第二备用电源12与第一备用电源11 相并联，从而实现较好、较长时间备电使用。

需要说明的是，超级电容属于电子双电层电容器（Electric Double Layer  Capacitor，简称为：EDLC），利用活性炭多孔化电极和电解质组成的双电层 结构获得超大的容量，是目前容量密度最大的电容器。另外，由于该超级电 容体积小，容量大，能承受很大的充放电电流，因此，备电设备可以有效地 支撑外部设备（例如：固态硬盘）工作较长的时间。

在本实施例中，该备电设备包括彼此并联的第一备用电源以及第二备用 电源，且该第一备用电源包括至少一个固态电容，第二备用电源为超级电容， 由于超级电容与至少一个固态电容相并联，因此，不仅在通过固态电容保证 放电瞬间不会存在较大的电压跌落，还可以通过超级电容实现较长时间的备 电使用。

进一步的，在本发明的另一个实施例中，在上述图1所示实施例的基础 上，固态电容的初始放电电压低于固态硬盘的主供电电源的电压，且高于超 级电容的初始放电电压，其中，所述主供电电源用于为外部设备进行正常供 电的电源，初始放电电压是指电容未开始对外部设备供电时的电压值。这样 设计的主要原因在于：一旦固态硬盘发生断电，需要备电设备进行供电时， 初始放电电压高的固态电容先放电，初始放电电压低的超级电容后放电。这 样既能保证放电瞬间不存在较大的电压跌落，也可以维持较好较长时间的备 电使用。

图2为本发明提供的备电设备的又一个实施例的结构示意图，在上述图 1所示实施例的基础上，如图2所示，为了在放电瞬间的电压跌落可以尽量 的小，可以在图1所示的备电设备的基础上，新增至少一个固态电容与原有 的固态电容相并联。为了区别，将新增的至少一个固态电容称之为第二固态 电容。但只是为了名称上的区别，“第二”无实质含义。多个固态电容的并联 使用，可以使整体的直流等效内阻更低，从而尽量降低放电瞬间的电压跌落。 例如，16v/150μF的钽电容，可以直接进行并联充电到12V使用，单个钽电 容的ESR通常在50mΩ以内，如果并联10个钽电容，并联后的ESR只有5mΩ。

在上述任意实施例的基础上，固态电容可以采用钽固态电容或者铝固态 电容或者陶瓷电容。

图3为本发明提供了一种备电系统的实施例的结构示意图，主供电电源 21和备电设备，其中，该主供电电源21分别与该备电设备中的第一备用电 源221和第二备用电源222相串联。

可选地，该备电系统还可以包括：直流转换模块23，在该主供电电源故 障时，该第一备用电源221与该第二备用电源222通过二极管或MOS管与该 直流转换模块23相串联，并通过该直流转换模块23向该外部设备供电。

图4为本实施例中主供电电源电压跌落以及第一备用电源和第二备用电 源的放电电压变换关系图，如图4所示，Vin为主供电电源21（即上述的power  input）的电压，V1为第一备用电源221的放电电压，V2为第二备用电源222 的放电电压，V3为直流转换模块23的供电电压。

还需要说明的是，二极管或者MOS管的作用是防止主供电电源21灌进 超级电容，同时也防止超级电容电源反灌对外输出。另外，可选地，该第一 备用电源与该第二备用电源通过合路芯片与该直流转换模块相串联，其中合 路芯片集成有MOS管和二极管。

可选地，本实施例中的备电系统可以为固态硬盘，该固态硬盘还可以包 括控制器、动态随机接入存储器和闪存等。

在本实施例中，备电设备可以为上述图1或图2所示的备电设备，其实 现原理相类似，此处不再赘述。

图5本发明提供了一种备电方法的实施例的流程图，如图5所示，该方 法包括：

步骤101、在该主供电电源故障时，通过该备电设备的该第一备用电源 为该外部设备进行供电。

步骤102、当该第一备用电源的实际放电电压低于该备电设备的该第二 备用电源的初始放电电压时，通过该第二备用电源为该外部设备进行供电。

在本实施例中，备电设备初始放电电压会比主供电电源的电压低，因此， 在备电设备切换瞬间，电流会增大，可以如图6所示，图6为备电设备放电 电流的示意图。如图6所示，在该主供电电源故障时，备电设备为该外部设 备供电时，由于第一备用电源的初始放电电压高，因此其先进行放电，主要 完成T1阶段的电流供应，而当第一备用电源的实际放电电压跌落小于第二备 用电源的初始放电电压时，第二备用电源开始放电，提供T2阶段的电流供应， 其中，实际放电电压是指电容放电过程中的实际供电电压。T2阶段电流已经 减少，主要是通过待当前执行的任务完成后，关闭与掉电刷写数据无关的芯 片，来降低了功耗，从而解决了只有超级电容备电情况下的电压跌落问题。 换言之，采用本发明的方法，掉电时的合路波形，没有造成的瞬间电压跌落， 不会导致后级电源芯片关闭，造成放电失败。如上述图4所示，放电区间电 压△V=（V1-V3）更大，可以释放更多的能量，从而提升放电支撑能力。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步 骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可 读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而 前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码 的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。