冗余电路、冗余电源及显示设备的制作方法

1.本实用新型涉及开关电源电路的技术领域，特别是涉及一种冗余电路、冗余电源及显示设备。


背景技术：

2.近年来，led(light emitting diode，发光二极管)作为一种绿色、节能的光源，广泛应用于照明系统，以及应用于家电领域的显示设备做背光显示。为了提高显示设备的供电稳定性，通常会给显示设备配备冗余电源，该冗余电源至少包括两个电源，当其中一个电源出现故障时，其他电源可以立即投入供电，使得显示设备的供电不间断。
3.冗余电源的关键点在于冗余电路，通常情况下，会采用如图1所示的冗余电路。该冗余电路包括开关管、比较器和稳压管；其中，开关管的输入端连接至冗余电源的第一电源的输出端，开关管的输出端连接至显示设备负载，开关管的使能端连接至比较器的输出端；比较器的同相输入端连接至第一电源的输出端，比较器的反相输入端连接至显示设备负载。冗余电路正常工作时，比较器的同相输入端的电压会高于其反相输入端的电压，输出高电平至开关管的使能端驱动开关管导通。当冗余电源的第一电源出现短路等故障无电压输出时，比较器的同相输入端的电压低于反相输入端的电压，此时比较器输出低电平，无法驱动开关管导通，由此，开关管起到隔离作用，避免电源故障对显示设备负载造成影响。
4.但是，上述冗余电源中，比较器为有源集成电路芯片，空载时仍然需要比较器持续工作，因此会消耗一定的静态工作电流，空载功耗较大，无法满足冗余电源的空载低功耗需求。


技术实现要素：

5.基于此，本实用新型提供了一种冗余电路，冗余电源，以及显示设备，其中冗余电路可以在显示设备的供电电源中起到冗余备份的作用，同时当供电电源空载时，功耗较小。
6.根据本实用新型的第一方面，提供了一种冗余电路，包括直流电源输入端、负载连接端、辅助电源连接端、第一导通开关、第二导通开关和第三导通开关；
7.所述第一导通开关包括第一受控端、第一电流输入端和第一电流输出端，所述第一受控端与所述辅助电源连接端连接，所述第一电流输入端与所述直流电源输入端连接，所述第一电流输出端与所述负载连接端连接；
8.所述第二导通开关包括第二受控端、第二电流输入端和第二电流输出端，所述第二受控端与所述直流电源输入端以及第一电流输入端连接，所述第二电流输出端接地；
9.所述第三导通开关包括第三受控端、第三电流输入端和第三电流输出端，所述第三受控端与所述辅助电源连接端以及第二电流输入端连接，所述第三电流输入端与所述辅助电源连接端以及第一受控端连接，所述第三电流输出端与所述直流电源输入端、第二受控端、以及第一电源输入端连接。
10.在一个可选的实施例中，还包括第一分压电阻，所述第二电流输入端和所述第三
受控端连接后，通过第一分压电阻连接至所述辅助电源连接端。
11.在一个可选的实施例中，还包括第二分压电阻，所述第一受控端和所述第三电流输入端连接后，通过第二分压电阻连接至所述辅助电源连接端。
12.在一个可选的实施例中，还包括第四导通开关，所述第四导通开关包括第四受控端、第四电流输入端和第四电流输出端，所述第四受控端与所述第一电流输出端以及所述负载连接端连接，所述第四电流输入端与所述第三电流输入端以及所述第一受控端连接，并通过所述第二分压电阻连接至所述辅助电源连接端，所述第四电流输出端与所述直流电源输入端、第二受控端、第三电流输出端、以及第一电流输入端连接。
13.在一个可选的实施例中，所述第一导通开关为n沟道型场效应管；所述第一电流输入端为所述场效应管的源极，所述第一电流输出端为所述场效应管的漏极，所述第一受控端为所述场效应管的栅极。
14.在一个可选的实施例中，所述第二导通开关为第一三极管，所述第二受控端为所述第一三极管的基极，所述第二电流输入端为所述第一三极管的集电极，所述第二电流输出端为所述第一三极管的发射极。
15.在一个可选的实施例中，所述第三导通开关为第二三极管，所述第三受控端为所述第二三极管的基极，所述第三电流输入端为所述第二三极管的集电极，所述第三电流输出端为所述第二三极管的发射极。
16.在一个可选的实施例中，所述第四导通开关为第三三极管，所述第四受控端为所述第三三极管的基极，所述第四电流输入端为所述第三三极管的集电极，所述第四电流输出端为所述第三三极管的发射极。
17.根据本实用新型的第二方面，提供了一种冗余电源，包括至少两个电源转换电路，以及至少两个如上任意一项实施例所述的冗余电路；所述冗余电路与所述电源转换电路一一对应；
18.所述电源转换电路包括交流电源输入端和直流电源输出端；
19.所述直流电源输出端与所述直流电源输入端以及所述辅助电源连接端连接。
20.根据本实用新型的第三方面，提供了一种显示设备，包括本实用新型第二方面所述的冗余电源和led负载；所述led负载连接于所述冗余电路的负载连接端。
21.在本实用新型的冗余电路中，通过第二导通开关和第三导通开关的相互配合来控制第一导通开关的导通状态，从而实现冗余电源的供电控制，且不使用有源器件，使得冗余电源的空载功耗较低。
22.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案。
附图说明
23.图1为本实用新型一个实施例中冗余电路示意图；
24.图2为本实用新型一个实施例中冗余电路示意图；
25.图3为本实用新型一个实施例中冗余电源的结构示意图；
26.图4为本实用新型一个实施例中显示设备的结构示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
30.下面给出几个具体的实施例，用于详细介绍本技术的技术方案。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
31.本实用新型提供一种冗余电路，可以实现冗余电源的供电控制，且不使用有源器件，使得冗余电源的空载功耗较低。
32.如图1所示，在一个实施例中，本实用新型的冗余电路包括直流电源输入端vin、负载连接端vout、辅助电源连接端vcc1、第一导通开关1、第二导通开关2和第三导通开关3。
33.所述直流电源输入端vin用于与冗余电源的电源转换电路的输出端连接，获得直流电源，具体可以获得小于 12v的直流电源。所述负载连接端vout用于输出为led负载供电的直流电压，也可以是用于为显示设备内部的其他元器件供电。所述辅助电源连接端vcc1用于连接冗余电源的电源转换电路的输出端，获得冗余电路的工作电源。
34.所述第一导通开关1包括第一受控端11、第一电流输入端12和第一电流输出端13，所述第一受控端11与所述辅助电源连接端vcc1连接，所述第一电流输入端12与所述直流电源输入端vin连接，所述第一电流输出端13与所述负载连接端vout连接，即所述第一导通开关1的第一电流输入端12和第一电流输出端13串联于直流电源输入端vin和负载连接端vout之间，起到开关及隔离的作用。所述第一导通开关1根据第一受控端11接收到的第一驱动信号，导通或截止所述第一电流输入端12和所述第一电流输出端13，所述第一导通开关1可以是可控精密稳压源、三极管、场效应管等开关器件。
35.所述第二导通开关2包括第二受控端21、第二电流输入端22和第二电流输出端23，所述第二受控端21与所述直流电源输入端vin以及第一电流输入端12连接，所述第二电流输出端23接地。所述第二导通开关2根据第二受控端21接收到的第二驱动信号，导通或截止所述第二电流输入端22和所述第二电流输出端23，所述第二导通开关2可以是三极管等开关器件。
36.所述第三导通开关3包括第三受控端31、第三电流输入端32和第三电流输出端33，所述第三受控端31与所述辅助电源连接端vcc1以及第二电流输入端22连接，所述第三电流输入端32与所述辅助电源连接端vcc1以及第一受控端11连接，所述第三电流输出端33与所述直流电源输入端vin、第二受控端21、以及第一电流输入端12连接。所述第三导通开关3根据第三受控端31接收到的第三驱动信号，导通或截止所述第三电流输入端32和所述第三电
流输出端33，所述第三导通开关3可以是三极管等开关器件。
37.本实施例的工作原理为：
38.冗余电源正常工作时，其负载连接端连接有负载时，第二导通开关2的第二电流输入端22与第三导通开关3的第三受控端31相连接，由于电源转换电路的直流电源输出端输出电源，第二导通开关2的第二受控端21的电压高于第二电流输出端23的电压，即第二受控端21和第二电流输出端23的电压差值大于第二导通开关2的导通电压，因此第二导通开关2导通，从而使第三导通开关3的第三受控端31连接到地，使得第三导通开关3的第三受控端31的电压低于第三电流输出端33的电压，第三导通开关3截止，从而使第一导通开关1的第一受控端11连接至辅助电源，导通第一导通开关1，接通直流电源输入端vin和负载连接端之间的供电电路为后端负载供电。
39.当冗余电源出现故障输出电压为0时，第二导通开关2的第二受控端21的电压为0无法导通，此时，第三导通开关3的第三受控端31可以连接至辅助电源获取驱动信号导通，从而使第一导通开关1的第一受控端11的电压被拉低，第一导通开关1的第一受控端11和第一电流输入端12的电压差值无法达到预设的导通电压，第一导通开关1截止，切断直流电源输入端vin和负载连接端vout之间的供电电路停止为后端负载供电。
40.电源转换电路输出的直流电源作为第二导通开关的控制信号，通过第三导通开关的相互配合以控制第一导通开关的导通或截止，使得电源转换电路或供电电源出现问题无法供电时，第一导通开关关断，从而防止电源故障对显示设备负载造成影响。
41.上述冗余电路可以实现冗余电源的供电控制，且不使用有源器件，使得冗余电源的空载功耗较低，节约了电能。
42.在一个可选的实施例中，如图2所示，还包括第一分压电阻r1，所述第二电流输入端22和所述第三受控端31连接后，通过第一分压电阻r1连接至所述辅助电源连接端vcc1以获得驱动信号。辅助电源连接端vcc1可以连接至 12v直流电源，第一分压电阻r1可以对 12v直流电源进行分压，从而使第二导通开关2的第二受控端21获得电压不会超过其工作电压限额，起到保护第二导通开关2的作用。
43.在一个可选的实施例中，如图2所示，还包括第二分压电阻r2，所述第一受控端11和所述第三电流输入端32连接后，通过第二分压电阻r2连接至所述辅助电源连接端vcc1以获得驱动信号。辅助电源连接端vcc1可以连接至 12v直流电源，第二分压电阻r2可以对 12v直流电源进行分压，从而使第一导通开关1的第一受控端11获得电压不会超过其工作电压限额，起到保护第一导通开关1的作用。
44.在一个可选的实施例中，如图2所示，所述第一导通开关1为n沟道型场效应管q1；所述第一电流输入端12为所述场效应管的源极s，所述第一电流输出端13为所述场效应管的漏极d，所述第一受控端11为所述场效应管的栅极g。
45.在一个可选的实施例中，如图2所示，所述第二导通开关2为第一三极管q2，所述第二受控端21为所述第一三极管的基极b，所述第二电流输入端22为所述第一三极管的集电极c，所述第二电流输出端23为所述第一三极管的发射极e。
46.在一个可选的实施例中，如图2所示，所述第三导通开关3为第二三极管q3，所述第三受控端31为所述第二三极管的基极b，所述第三电流输入端32为所述第二三极管的集电极c，所述第三电流输出端33为所述第二三极管的发射极e。
47.在一个可选的实施例中，如图2所示，当与直流电源输入端连接的电源出现故障无法供电时，冗余电源会由其他的电源转换电路对负载供电，此时，负载连接端的电压就有可能超过直流电源输入端的电压，出现电流反灌的现象，因此该冗余电路还包括第四导通开关q4。
48.所述第四导通开关q4包括第四受控端、第四电流输入端和第四电流输出端，所述第四受控端与所述第一电流输出端以及所述负载连接端连接，所述第四电流输入端与所述第三电流输入端以及所述第一受控端连接，并通过所述第二分压电阻连接至所述辅助电源连接端，所述第四电流输出端与所述直流电源输入端、第二受控端、第三电流输出端、以及第一电流输入端连接。当负载连接端的电压高于直流电源输入端的电压时，第四导通开关q4的第四受控端的电压与第四电流输入端的电压差高于第四导通开关预设的导通电压，导通第四导通开关，拉低第一受控端的电压使得第一导通开关1无法导通，切断直流电源输入端和负载连接端之间的供电电路，从而防止电流反灌达到保护备用电源的作用。
49.在一个可选的实施例中，如图2所示，所述第四导通开关4为第三三极管q4，所述第四受控端41为所述第三三极管的基极b，所述第四电流输入端42为所述第三三极管的集电极c，所述第四电流输出端43为所述第三三极管的发射极e。
50.在本实用新型的冗余电路中，通过第二导通开关和第三导通开关的相互配合来控制第一导通开关的导通状态，从而实现冗余电源的供电控制，且不使用有源器件，使得冗余电源的空载功耗较低。
51.本实用新型还提供一种冗余电源，如图3所示，所述冗余电源包括至少两个电源转换电路301，以及至少两个如上任意一项实施例所述的冗余电路302；所述冗余电路302与所述电源转换电路301一一对应；
52.所述电源转换电路301具有交流电源输入端和直流电源输出端；
53.所述直流电源输出端与所述直流电源输入端以及所述辅助电源连接端连接。
54.冗余电路302的负载连接端连接有led负载303，该冗余电源中，若其中一路电源转换电路出现故障无法供电时，对应的冗余电路的第一导通开关截止断开供电电路，同时，由另一路电源转换电路持续供电，使得led显示设备实现不间断供电，且空载时的功耗较小，节约了电能。
55.本实用新型还提供一种显示设备，如图4所示，所述显示设备50包括驱动板卡40和led负载51，其中，所述驱动板卡40上设置有如上实施例所述的冗余电源41，所述led负载51连接于所述冗余电源41的冗余电路的负载连接端。
56.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。