CN1471214A - 突发负载的电源供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种突发负载的电源供电方法，用于解决类似于无线GSM/GPRS模块一类的突发性负载的电源供电。不仅可解决用小电流向需要突发性大电流的器件电源供电问题，还可解决存在突发性负载时所产生的电源电压跌落问题，使突发性负载的供电电压保持在所需的正常范围内。包括：设置带限流保护电路的直流－直流变换器、储能电路和低压差稳压器，并顺序连接；利用直流－直流转换器及储能电路将输入的第一电压、第一电流提升为第二电压、第二电流；在突发性负载需要突发性大电流时，利用低压差稳压器维护该第二电压、第二电流，使低压差稳压器输出的第三电压的跌落维持在突发性负载正常工作所允许的范围内，和保持第二电流输出。

Description

突发负载的电源供电方法
技术领域
本发明涉及一种电源技术，更确切地说是涉及一种用于突发性负载的电源供电技术，该突发性负载包括无线GSM/GPRS(全球移动通信***/通用无线分组业务)模块等，其特点是大部分时间处于耗电很少的待命状态，但瞬间工作需要大突发电流。
背景技术
目前，随着GSM/GPRS技术的普及，无线GSM/GPRS模块获得了大量的应用，如在一种与便携式电脑配合使用的无线通信装置上使用。该无线GSM/GPRS模块由GSM/GPRS协议栈、基带处理器和带天线装置的射频电路组成，完成对语音、信令、数据传输的处理。通过无线GSM/GPRS模决，可将用户通过便携式电脑主机下达的指令与数据发送到GSM/GPRS网络侧，也可接收来自GSM/GPRS网络侧的数据，并传递给便携式电脑主机用户。当GSM/GPRS模块在待机情况下，需要的电流很小，而在发送数据的瞬间则需要较大的电流。例如，正常待机情况下无线GSM/GPRS模块需要的供电电流仅为几十毫安，但在发送数据时，无线GSM/GPRS模块需要的突发电流能达到2安培左右，同时由于负载突然加大，会造成较大的电压跌落，若超过GSM/GPRS模块正常工作所允许的电压跌落范围，将导致GSM/GPRS模块不能正常工作。因此在类似于GSM/GPRS模块这样的突发性负载的影响下，供电电流会出现较大的波动，有可能导致GSM/GPRS模块不能正常工作。
另一方面，当前许多设备都通过标准接口与计算机相连，例如USB接口、PCMCIA接口等，上述的无线通信装置就是通过PCMCIA接口与便携式电脑连接的，从而构成无线GSM/GPRS PCMCIA卡。使用此类接口需要满足相应的使用规范，如PCMCIA插槽的使用规范之一就是PCMCIA接口的最大电流不能超过1安培。当将GSM/GPRS模块用于PCMCIA接口时，如何通过PCMCIA接口向突发性负载GSM/GPRS模块提供大于1安培的突发性电流，而成为无线GSM/GPRS PCMCIA卡实现技术的瓶颈。
发明内容
本发明的目的是设计一种突发负载的电源供电方法，用于解决类似于无线GSM/GPRS模块一类的突发性负载的电源供电，利用该方法，不仅可解决从小电流的接口向需要突发性大电流器件的电源供电问题，同时还可解决存在突发性负载时所产生的电源电压的跌落问题，使突发性负载的供电电压保持在所需的正常范围内。
实现本发明目的的技术方案是这样的；一种突发负载的电源供电方法，其特征在于包括以下步骤：
A.利用直流-直流转换器及储能电路将输入的第一电压、第一电流提升为分别高于第一电压、第一电流的第二电压、第二电流；
B.在突发性负载需要突发性大电流时，利用低压差稳压器维护该第二电压、第二电流，使低压差稳压器输出的第三电压的跌落维持在突发性负载正常工作所允许的范围内，和保持第二电流输出。
所述输入的第一电压、第一电流是从电池引出的。
所述输入的第一电压、第一电流是从计算机接口引出的。
所述的储能电路是一电容器电路。
还包括在直流-直流转换器与输入的第一电压、第一电流间增加限流电路，用于限制第一电流。
所述的第三电压低于第二电压，但高于第一电压。
本发明的方法，利用直流-直流变换器对输入的第一电压进行处理后，可使输出的第二电压的电压值得到一定的提升，以满足突发性负载对电源电压的要求；直流-直流变换器的输出接储能器件，经过对储能元件充电，而储存适量的能量，当需要给突发性负载供电时，由储能元件提供额外的电流，为突发性负载能有较大的突发性电流提供了保证；储能器件的输出连接低压差稳压器，低压差稳压器的输出连接突发性负载，低压差稳压器将储能元件的输出电压作为其输入电压，当突发性负载出现时，低压差稳压器不仅可提供比直流-直流变换器输入侧更大的电压和突发性电流，同时，可大大减少因储能元件放电所造成的电压跌落，将对突发性负载的供电控制在一定的合理范围内，使突发性负载始终处于正常的电压工作范围内。本发明是通过降低电源效率来换取较小的电压跌落。
附图说明
图1是GSM/GPRS突发负载的电源解决方案原理图；
图2是采用PCMCIA接口的无线GSM/GPRS模块电源解决方案原理图；
图3是无线GSM/GPRS模块的电源指标波形示意图。
具体实施方式
以GSM/GPRS突发负载为例说明本发明解决其突发供电的技术方案。
参见图1，初始输入电源电压为V1(第一电压)，器件A为直流-直流变换器，E1为储能器件，器件B为低压差稳压器，V2为器件B的输入电压(第二电压)，V3为器件B的输出电压(第三电压)，也是提供给突发性负载的电源电压。
图中所示电路结构的工作原理是：
电压V1可从电池或计算机接口引入，但该电源只能提供相对小的电压和电流，经过直流-直流变换器A的处理后，可对输出电压值进行适当的提升，以满足突发负载对工作电源电压的要求。直流-直流变换器A的输出接储能器件E1，储能器件E1通过充电储存适量的能量，当突发性负载有突发性电源需要时，由储能元件E1提供额外的电流，为负载提供较大的突发性电流提供了保证。即直流-直流变换器及储能电路完成了升压和储能的功能，为突发性负载能获得较大的电压和电流提供了保证。
但当突发性负载接入时，储能元件E2的输出电压V2是会有较大电压跌落的，该电压跌落很可能对GSM/GPRS模块产生不利的影响，甚至导致GSM/GPRS模块不能正常工作。
为解决该问题，本发明又在储能器件E1后连接一低压差稳压器B，储能器件E1的电压V2作为低压差稳压器B的输入电压，经过低差压稳压器B的处理，不仅可提供比直流-直流变换器A输入侧V1更大的电压和突发性电流，同时，减少了储能元件E1因放电产生的电压跌落，将V3控制在一定的合理范围内，确保突发性负载能始终处于正常工作范围内。该低压差稳压器B实际上是以降低电源效率来换取较小的电压跌落的。
参见图2，将本发明的技术应用于无线GSM/GPRS PCMCIA卡上，有效解决无线GSM/GPRS模块的突发电源供电问题。
无线GSM/GPRS模块的电源要求如图3中所示，电源电压3.3V～4.8V，发送数据时的突发电流(Transmit burst)可达到2A左右，而此时的电压(VBATT+)不能低于3.3V(最小值min.3.3V)、电压跌落应在400mV以内(电压跌落最大值max.400mV)，当电压跌落超过400mV时，无线GSM/GPRS模块将不能正常工作。
图2中，直流-直流转换器31采用具有输入限流保护电路33的DC-DC变换器。该DC-DC转换器的输入电源来自计算机的PCMCIA插槽，根据PCMCIA接口的电气规范，当电压为3.3伏时，最大输出电流不能超过1安培，若电流超过1安培将对PCMCIA插槽造成损坏，为避免DC-DC转换器31从PCMCIA接口索取太大的电流，采用了限流电路33以确保DC-DC转换器输入电流不超过1安培。
储能器件采用电容元件C1，经过DC-DC转换器31的处理和电容元件C1的储能作用，输出电压可为4.2伏和提供突发电流为2安培的电源。但当突发电流为2安培时，电压的跌落将上升为500mV左右，显然不能满足无线GSM/GPRS模块对电源的指标要求。
本发明为此增加了低压差稳压器32来解决过度的电压跌落问题。低压差稳压器32是一种响应速度快、输入输出压差低的LDO器件，经过LDO的处理，输出电压为3.7伏，在连接的突发负载要求大的突发电流如2安培的情况下，低压差稳压器32保持电压跌落不超过200mV，即控制在3.5伏左右，满足无线GSM/GPRS模块对电源电压大于3.3伏和电压跌落不超过400mV的指标要求。
本发明的技术方案，试用于无线GSM/GPRS PCMCIA卡上，证明可实现发明目的。

Claims (7)

1.一种突发负载的电源供电方法，其特征在于包括以下步骤：
A.利用直流-直流转换器及储能电路将输入的第一电压、第一电流提升为分别高于第一电压、第一电流的第二电压、第二电流；
B.在突发性负载需要突发性大电流时，利用低压差稳压器维护该第二电压、第二电流，使低压差稳压器输出的第三电压的跌落维持在突发性负载正常工作所允许的范围内，和保持第二电流输出。
2.根据权利要求1所述的一种突发负载的电源供电方法，其特征在于：所述输入的第一电压、第一电流是从电池引出的。
3.根据权利要求1所述的一种突发负载的电源供电方法，其特征在于：所述输入的第一电压、第一电流是从计算机接口引出的。
4.根据权利要求1所述的一种突发负载的电源供电方法，其特征在于：所述的储能电路是一电容器电路。
5.根据权利要求1所述的一种突发负载的电源供电方法，其特征在于：还包括在直流-直流转换器与输入的第一电压、第一电流间增加限流电路，用于限制第一电流。
6.根据权利要求1所述的一种突发负载的电源供电方法，其特征在于：所述的第三电压低于第二电压，但高于第一电压。
7.根据权利要求1所述的一种突发负载的电源供电方法，其特征在于：所述的第一电压是3.3V，所述的第一电流是1A；所述的第二电压是4.2V，所述的第二电流是2A；所述的第三电压是3.7V；所述的第三电压的跌落是200mV。
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