[发明专利]分布式电力架构中的不间断电源控制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2012年5月18日提交的题为Uninterruptible Power Supply Control In Distributed Power Architecture的美国专利申请13/475,091的继续申请，其要求2012年1月24日提交的美国临时专利申请No.61/590,060的提交日的权益，该申请的全部公开被通过引用合并到本文中。

背景技术

各种系统利用电池备用电源系统，诸如不间断电源(“UPS”)单元。UPS单元包括在系统正通过外部电源供电时的时段期间被充电的电池。如果失去电源，则使用电池来对系统的负载供电。典型系统可使用两个不同的电源，一个用以使部件运行(诸如，服务器阵列中的设备)且另一个用以对电池充电。此布置还可要求系统具有用于UPS单元的分立充电和放电电路。要生产、设立这些双重布置以及对其供电可能是相对昂贵的。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种不间断电源单元。该不间断电源单元包括第一MOSFET开关和第二MOSFET开关。不间断电源单元还包括用于控制通过第一和第二MOSFET开关的电流的控制器。该控制器被配置成促使第一MOSFET开关在充电期间在线性区中操作。不间断电源单元包括与第一和第二MOSFET开关串联的电池。第一MOSFET开关被配置成当在线性区中操作时对电池充电。不间断电源单元还包括与第一和第二MOSFET开关通信的保护块，该保护块被配置成当电池在操作条件的预定范围之外操作时将第一和第二MOSFET切换为断开。

在一个示例中，不间断电源单元还包括与第一MOSFET开关串联地布置的反馈器件。在本示例中，反馈器件被配置成向控制器提供反馈信息，并且控制器还被配置成基于反馈电流来控制通过第一MOSFET开关的电流。另外，该反馈器件包括分路电阻器。控制器被配置成基于反馈信息来调整第一MOSFET的栅极至源极电压。控制器还被配置成通过基于反馈信息而生成通过第一MOSFET的栅极的电压而将第一MOSFET切换至活动条件。

在另一示例中，控制器包括放大器。在进一步示例中，当充电电流下降至阈值以下时，第二MOSFET开关被切换为接通，使得第二MOSFET在切换区中操作，并且第二MOSFET开关被配置成向电池提供放电电流。在本示例中，不间断电源还包括被配置成从反馈器件接收反馈信息并在电池正在充电时将第二MOSFET切换为断开的第二保护块。第二保护块被配置成从反馈器件接收反馈信息并在电池正在放电时将第二MOSFET开关切换为接通。

在另一示例中，保护块包括被配置成基于电池的异常电压而将第一和第二MOSFET开关切换为断开的处理器。在又一示例中，保护块包括被配置成基于电池的异常电流而将第一和第二MOSFET开关切换为断开的处理器。在又一示例中，保护块包括被配置成基于电池的异常温度而将第一和第二MOSEFT开关切换为断开的处理器。在另一示例中，第一和第二MOSFET开关被配置成作为双向开关操作。在又一示例中，控制器被配置成当第一MOSFET开关在充电期间正在线性区中操作时调整第一MOSFET开关的栅极至源极电压。在又另一示例中，控制器被配置成自动地使不间断电源单元从其中电池被充电的充电模式转换至其中电池向在不间断电源单元外部的负载供应电力的备用模式。在另一示例中，控制器被配置成自动地使不间断电源单元从其中电池向在不间断电源单元外部的负载供应电力的备用模式转换至其中电池被充电的充电模式。在另一示例中，当充电电流下降至阈值以下时，第一MOSFET开关切换为接通，使得第一MOSFET在切换区中操作，并且第一MOSFET开关被配置成从电池提供放电电流。

本公开的另一方面提供了一种备用电源。所述备用电源包括第一不间断电源单元。第一不间断电源单元包括第一MOSFET开关和第二MOSFET开关。第一不间断电源单元还包括用于控制通过第一和第二MOSFET开关的电流的控制器。该控制器被配置成促使第一MOSFET开关在充电期间在线性区中操作。第一不间断电源单元包括与第一和第二MOSFET开关串联的第一电池。第一MOSFET开关被配置成当在线性区中操作时对第一电池充电。第一不间断电源单元还包括与第一和第二MOSFET开关通信的保护块。该保护块被配置成当第一电池在操作条件的预定范围之外操作时将第一和第二MOSFET开关切换为断开。备用电源系统还包括包含第二电池的第二不间断电源单元。第一不间断电源单元被配置成独立于第二不间断电源单元来控制充电电流、对第一电池充电以及切换第一和第二MOSFET。