供电电路及其控制方法、供电设备和供电系统与流程

本技术涉及供电，尤其涉及到一种供电电路及其控制方法、供电设备和供电系统。

背景技术：

1、供电设备的运行需要通过供电系统供电来实现，供电系统能够对电流进行处理，以提供稳定的供电电压，从而维持供电设备的稳定运行。一些供电设备需要持续运行，不能断电，为此，供电系统需要具有持续供电的能力。通常供电系统包括多个输入电源，当多个输入电源中的其中一个输入电源出现故障时，其余的输入电源仍然可以为供电设备供电。

2、现有技术中，供电系统的多个输入电源中的一个输入电源持续工作，另一个输入电源作为备份。只有持续工作的输入电源故障的情况下，才利用作为备份的输入电源进行供电。该方案中，持续工作的电源长期处于重载运行状态，使用寿命较低，失效风险较高。作为备份的输入电源持续处于空载运行状态，造成资源浪费。

技术实现思路

1、本技术提供了一种供电电路及其控制方法、供电设备和供电系统。该供电系统第一输入电源和第二输入电源可以同时为供电设备供电，第一输入电源和第二输入电源的使用寿命均较长，可以充分利用电能资源。且功率密度较高，可以支持n+1备份方案，降低供电系统的成本。

2、第一方面，本技术提供了一种供电电路。该供电电路包括第一功率转换电路、第二功率转换电路和开关电路。其中，第一功率转换电路的第一输入端用于与第一输入电源电连接，第二功率转换电路的第二输入端用于与第二输入电源电连接。第一功率转换电路用于通过第一输入端接收第一输入电源提供的第一输入电压，并用于将第一输入电压转换为第一输出电压。第二功率转换电路用于通过第二输入端接收第二输入电源提供的第二输入电压，并用于将第二输入电压转换为第二输出电压，从而为负载提供稳定的电压。上述开关电路电连接于第一输入端和第二输入端之间，开关电路用于导通或断开第一输入端和第二输入端之间的电连接。在第一输入电源与第一功率转换电路之间的电连接断开的情况下，开关电路用于导通第一输入端和第二输入端之间的电连接，第二输入电源通过第一输入端向第一功率转换电路提供第二输入电压、并通过第二输入端向第二功率转换电路提供第二输入电压。该方案中，在第一输入电源和第二输入电源均正常供电情况下，第一输入电源和第二输入电源可以同时为供电设备供电，第一输入电源和第二输入电源的使用寿命均较长，可以充分利用电能资源，有利于实现节能和节约成本。第一输入电源与第一功率转换电路之间的电连接断开的情况下，第一功率转换电路和第二功率转换电路均与第二输入电源连接，则可以保持供电电路输出的电压较为稳定，供电电路的功率密度较高。进而，该供电系统可以采用n+1的备份方案供电系统包括的供电电路数量较少就可以实现稳定可靠的供电，供电系统的成本和体积也较低。

3、具体的技术方案中，上述开关电路可以包括但不限于继电器、晶闸管、金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)、绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)和功率变换器。具体可以根据实际需求进行选择。

4、一种技术方案中，在第一输入电源与第一功率转换电路之间的电连接断开的情况下，第二功率转换电路能够在瞬时提供上述供电系统的额定功率输出。第二功率转换电路具有一定的瞬时过载能力，则可以在第一输入电源与第一功率转换电路之间的电连接断开的情况下，保持供电系统的正常供电，直至第二输入电源向第一功率转换电路提供第二输入电压，使得第一功率转换电路和第二功率转换电路同时为负载供电。

5、此外，上述第一功率转换电路还可以包括逆向输出单元，该逆向输出单元用于朝向第一输入端传输电压，为第一功率转换电路的电容等储能器件充电，则第一输入电源故障后，第二功率转换电路可以从第一功率转换电路的输出端逆向为第一功率转换电路的储能器件进行充电，以缩短第一开关电路接入的时间，且可以使得第一开关电路状态切换过程较为平滑，从而提升供电电路的可靠性。

6、上述供电电路还可以包括第一缓起电路，该第一缓起电路与开关电路并联设置。在第一输入电源与第一功率转换电路之间的电连接断开的情况下，第二输入电源先通过第一缓起电路向第一功率转换电路提供第二输入电压，在第一缓起电路达到第一阈值条件下，第二输入电源通过开关电路向第一功率转换电路提供第二输入电压。即第二输入电压先通过第一缓起电路提供至第一功率转换电路，在第一缓起电路达到第一阈值条件下，第二输入电压通过开关电路提供至第一功率转换电路。该方案可以缩短开关电路接入的时间，且可以使得开关电路状态切换过程较为平滑，从而提升供电电路的可靠性。

7、具体的技术方案中，上述第一阈值条件可以为第一缓起电路两端的压差小于或者等于第四阈值。或者，另一种具体的技术方案中，上述第一阈值条件可以为第一缓起电路导通状态持续第一时间段。通过合理选择第一时间段的长度，可以使得第一缓起电路导通状态持续第一时间段后，也使得第一缓起电路两端的压差较小，例如小于或者等于第四阈值。该条件下，已经使得第一功率转换电路接收到的电压缓慢提升到接近第二输入电源提供的第二输入电压的压值，从而第二输入电源可以直接通过第一开关电路向第一功率转换电路提供第二输入电压，第一功率转换电路无需再进行大幅升压。

8、一种技术方案中，上述供电系统还可以包括第二缓起电路。在第一输入电源与第一功率转换电路之间的电连接断开的情况下，第二输入电源先通过第二缓起电路和开关电路向第一功率转换电路提供第二输入电压，在第二缓起电路达到第二阈值条件下，切换第二缓起电路至短路状态，第二输入电源通过开关电路向第一功率转换电路提供第二输入电压。即第二输入电压先通过第二缓起电路和开关电路提供至第一功率转换电路，在第二缓起电路达到第二阈值条件下，第二缓起电路短路，第二输入电压通过所述开关电路提供至第一功率转换电路。该方案可以缩短开关电路接入的时间，且可以使得开关电路状态切换过程较为平滑，从而提升供电电路的可靠性。

9、具体的技术方案中，上述第二阈值条件可以为第二缓起电路两端的压差小于或者等于第五阈值。或者，另一种具体的技术方案中，上述第二阈值条件可以为第二缓起电路导通状态持续第二时间段。通过合理选择第二时间段的长度，可以使得第二缓起电路导通状态持续第二时间段后，也使得第二缓起电路两端的压差较小，例如小于或者等于第五阈值。该条件下，已经使得第一功率转换电路接收到的电压缓慢提升到接近第二输入电源提供的第二输入电压的压值，从而第二输入电源可以直接通过第一开关电路向第一功率转换电路提供第二输入电压，第一功率转换电路无需再进行大幅升压。

10、上述第一功率转换电路的第一输入端还可以连接有第一防逆流电路。在第一输入电源与第一功率转换电路之间的电连接断开的情况下，第一防逆流电路用于防止第二输入电源的电流通过开关电路传输至第一输入电源所在的一侧。该方案有利于提升供电系统的安全性和可靠性，且保护供电系统中的电子器件。

11、此外，还可以使得第一功率转换电路的输出端连接有第二防逆流电路，该第二防逆流电路用于防止电流从第一功率转换电路的输出端传输至第一功率转换电路。该方案有利于提升供电系统的安全性和可靠性，且保护供电系统中的电子器件。

12、例如，一种技术方案中，可以使得第一功率转换电路的输出端和第二功率转换电路的输出端连接至同一个第二防逆流电路，该方案中有利于简化供电系统的结构。

13、或者，另一种技术方案中，还可以使得第一功率转换电路的输出端和第二功率转换电路的输出端分别连接一个第二防逆流电路。该方案还可以实现第一功率转换电路和第二功率转换电路的故障隔离，以提升供电系统的可靠性。

14、上述供电系统还可以包括电连接的控制电路和驱动电路，该驱动电路与开关电路连接，控制电路用于：在第一输入电源与第一功率转换电路之间的电连接断开的情况下，控制驱动电路驱动开关电路由断开状态切换成导通状态，第二输入电源通过开关电路向第一功率转换电路提供第二输入电压，同时通过第二功率转换电路提供第二输入电压。进而使得供电系统正常为供电设备供电。

15、一种实现方式中，上述第一功率转换电路、第二功率转换电路以及开关电路中的至少一个集成于同一个芯片中，从而有利于实现供电电路的小型化，减少供电电路占用的体积。

16、第二方面，本技术还提供了一种供电电路的控制方法。用于控制上述第一方面提供的供电电路。该控制方法具体包括：确定第一输入电源与第一功率转换电路之间的电压低于第三阈值。其中，第一功率转换电路用于通过第一输入端接收第一输入电源提供的第一输入电压，并用于将第一输入电压转换为第一输出电压，第二功率转换电路用于通过第二输入端接收第二输入电源提供的第二输入电压，并用于将第二输入电压转换为第二输出电压。控制开关电路由断开状态切换至导通状态，第一输入端和第二输入端同时接收第二输入电源提供的第二输入电压。第二输入电源通过开关电路向第一功率转换电路提供第二输入电压，同时，第二输入电源也向第二功率转换电路提供第二输入电压。该方案可以使得供电系统持续进行稳定供电，供电系统的输入电源的使用寿命较长，且供电系统的功率密度较高，供电系统的成本和体积也较低。

17、一种技术方案中，上述控制开关电路由断开状态切换至导通状态；之前包括：控制第一缓起电路切换至导通状态；确定第一缓起电路达到第一阈值条件；其中，第一阈值条件为第一缓起电路两端的压差小于或者等于第四阈值；或者，确定第一缓起电路导通状态持续第一时间段。该方案可以缩短开关电路接入的时间，且可以使得开关电路状态切换过程较为平滑。

18、另一种技术方案中，控制开关电路由断开状态切换至导通状态；具体包括：控制第二缓起电路和开关电路均切换至导通状态；确定第二缓起电路达到第二阈值条件；其中，所述第二阈值条件为第二缓起电路两端的压差小于或者等于第五阈值；或者，确定第二缓起电路导通状态持续第二时间段；控制第二缓起电路切换至短路状态。该方案也可以缩短开关电路接入的时间，且可以使得开关电路状态切换过程较为平滑。

19、第三方面，本技术还提供了一种供电设备，该供电设备包括负载和上述第一方面提供的供电电路，上述供电电路和负载电连接，用于为负载供电。该方案中供电电路使得第一输入电源和第二输入电源的使用寿命均较长，且功率密度较高。

20、第四方面，本技术还提供了一种供电系统。该供电系统包括第一输入电源、第二输入电源和上述第三方面提供的供电设备。上述第一输入电源用于通过第一输入端向第一功率转换电路提供第一输入电压，该第一输入电压可以为直流电压或者交流电压；第二输入电源用于通过第二输入端向第二功率转换电路提供第二输入电压，该第二输入电压可以为直流电压或者交流电压。具体的技术方案使得第一输入电源与第一功率转换电路的第一输入端电连接，第二输入电源与第二功率转换电路的第二输入端电连接。该供电系统的第一输入电源和第二输入电源可以同时为供电设备供电，第一输入电源和第二输入电源的使用寿命均较长，可以充分利用电能资源。且功率密度较高，可以支持n+1备份方案，降低供电系统的成本。