[发明专利]一种机载小型化掉电保持模块及其工作方法

权利要求书

1.一种机载小型化掉电保持模块，其特征在于，包括：控制单元、缓启动开关管Q1、降压开关管Q3、升压开关管Q4、防反灌开关管Q2、滤波电容C1、储能电容C2、负载电容C3和功率电感L1；所述控制单元包括供电端、掉电保持端、降压信号输出端和升压信号输出端；

缓启动开关管Q1的栅极连接控制单元的供电端，源极连接模块正输入端，漏极连接防反灌开关管Q2的源极；防反灌开关管Q2的漏极连接模块正输出端，栅极连接控制单元的掉电保持端；降压开关管Q3的栅极连接控制单元的降压信号输出端，源极经储能电容C2接地，漏极连接升压开关管Q4的源极；升压开关管Q4的栅极连接控制单元的升压信号输出端；升压开关管Q4的漏极、滤波电容C1的一端、以及负载电容C3的一端均连接在模块负输入端和模块负输出端之间并接地；电容C1的另一端连接模块正输入端；电容C3的另一端连接电源正输出端，同时又连接功率电感L1的一端；功率电感L1的另一端与降压开关管Q3和升压开关管Q4之间的电性连接点连接。

2.根据权利要求1所述的机载小型化掉电保持模块，其特征在于，所述机载小型化掉电保持模块还包括浪涌电流抑制电阻R1；所述浪涌电流抑制电阻R1并联在缓启动开关管Q1的源极和漏极之间。

3.一种基于权利要求1所述的机载小型化掉电保持模块的工作方法，其特征在于，包括：

(1)开启缓启动开关管Q1，启动掉电保持模块；

(2)当模块正输入端的输入电压为正常输入时，掉电保持模块工作于升压模式：开启防反灌开关管Q2，此时缓启动开关管Q1和防反灌开关管Q2直通，电流经缓启动开关管Q1和防反灌开关管Q2流至模块正输出端为后级负载供电；同时，降压开关管Q3、升压开关管Q4、储能电容C2、负载电容C3和功率电感L1构成升压电路，其中，升压开关管Q4作为升压电路的开关管工作于开关状态，降压开关管Q3作为升压电路的整流管工作于关闭状态；通过升压电路使电压升压至较高的电压后储能在储能电容C2中；

(3)当模块正输入端的输入电压为掉电或欠压状态时，掉电保持模块工作于降压模式：关闭防反灌开关管Q2，同时，降压开关管Q3、升压开关管Q4、储能电容C2、负载电容C3和功率电感L1构成降压电路，其中，降压开关管Q3作为降压电路的开关管工作于开关状态，升压开关管Q4作为降压电路的整流管工作于关闭状态；通过降压电路使储能电容C2上较高的电压降低至合适电压后输出至模块正输出端为后级负载供电。

4.一种基于权利要求2所述的机载小型化掉电保持模块的工作方法，其特征在于，包括：

(1)启动掉电保持模块：在启动掉电保持模块时，使缓启动开关管Q1保持关闭，电流从浪涌电流抑制电阻R1上流过；当控制单元检测到输出电压达到设定阈值后，开启缓启动开关管Q1，浪涌电流抑制电阻R1被短路，电流从缓启动开关管Q1上流传过，浪涌电流抑制电阻R1上不再消耗功率，从而使掉电保持模块完成缓启动；

(2)当模块正输入端的输入电压为正常输入时，掉电保持模块工作于升压模式：开启防反灌开关管Q2，此时缓启动开关管Q1和防反灌开关管Q2直通，电流经缓启动开关管Q1和防反灌开关管Q2流至模块正输出端为后级负载供电；同时，降压开关管Q3、升压开关管Q4、储能电容C2、负载电容C3和功率电感L1构成升压电路，其中，升压开关管Q4作为升压电路的开关管工作于开关状态，降压开关管Q3作为升压电路的整流管工作于关闭状态；通过升压电路使电压升压至较高的电压后储能在储能电容C2中；

(3)当模块正输入端的输入电压为掉电或欠压状态时，掉电保持模块工作于降压模式：关闭防反灌开关管Q2，同时，降压开关管Q3、升压开关管Q4、储能电容C2、负载电容C3和功率电感L1构成降压电路，其中，降压开关管Q3作为降压电路的开关管工作于开关状态，升压开关管Q4作为降压电路的整流管工作于关闭状态；通过降压电路使储能电容C2上较高的电压降低至合适电压后输出至模块正输出端为后级负载供电。

5.根据权利要求3或4所述的机载小型化掉电保持模块的工作方法，其特征在于，所述掉电保持模块的掉电保持时间t的估算表达式如下：

其中，

C₂：储能电容C2电容量为；

η：降压模式下，掉电保持模块转换效率；

V_c2：储能电容C2起始电压；

V_o：掉电保持模块输出电压；

P_o：掉电保持模块输出功率。