一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

冗余供电电路和冗余供电装置的制作方法

2022-04-30 17:57:10 来源:中国专利 TAG:


1.本发明属于电源供电技术领域,尤其涉及一种冗余供电电路和冗余供电装置。


背景技术:

2.随着电力电子技术的发展,各种电子装置和设备对电源稳定性的要求越来越高,为了提高设备和系统运行的稳定性和可靠性,对于一些需要长时间不间断操作、高可靠的设备和系统,如基站通信设备、监控设备、服务器等,往往需要高可靠的电源供应。其中,冗余电源的设计是其中的关键部分,在高可靠系统中起着重要作用。
3.传统的并联冗余备份就是将两个或多个电源模块通过二极管阳极分别连接,以“或门”的方式并联输出至电源总线上,由各模块同时向设备供电。这种方案的弊端在于多个供电模块的实际参数存在差异,同时输出会导致后级电路的纹波噪声会变大。又因为多个电源模块相同的作用输出,会影响冗余电源模块的使用寿命,而且负载端短路时会涉及所有供电模块。
4.另一种电源冗余备份是指电源模块由多个功能相同的模块组成,正常时由其中一个供电,当其故障时,备份模块启动并投入工作,这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔,在该间隔时间内工作电压会下降然后再上升,因此容易造成电压豁口,后级的控制芯片可能因为瞬时的掉电导致外部负载重启。并且,上述冗余方案在主备电源切换过程会产生不同幅值电压变化或者在切换瞬间产生浪涌,影响外部负载性能。


技术实现要素:

5.本发明的目的在于提供一种冗余供电电路,旨在解决传统的并联冗余电源存在切换时间间隔、输出电压不等以及产生浪涌的问题。
6.本发明实施例的第一方面提出了一种冗余供电电路,包括:
7.主电源模块;
8.备用电源模块;
9.开关切换模块,其第一输入端与所述主电源模块的输出端连接,其第二输入端与所述备用电源模块的输出端连接,用于在所述开关切换模块的第一输入端电压大于第一预设电压时控制所述主电源模块供电,以及在所述开关切换模块的第一输入端电压小于或等于所述第一预设电压时控制所述备用电源模块供电;
10.稳压模块,其第一输入端与所述开关切换模块的输出端连接,其第二输入端与反馈模块输出端连接,响应于反馈控制信号对接收到的电源电压进行稳压调整生成工作电压,并输出;
11.所述反馈模块,其第一输入端与所述稳压模块的输出端连接,其第二输入端与所述备用电源模块的输出端连接,用于根据所述稳压模块输出的工作电压和所述备用电源模块提供的电源电压,生成所述反馈控制信号。
12.在其中一个实施例中,所述反馈模块包括:
13.参考电压生成单元,其输入端与所述备用电源模块的输出端连接,用于生成参考电压,并输出;
14.反馈电压生成单元,其输入端与所述稳压模块的输出端连接,用于生成反馈电压,并输出;
15.比较放大单元,其第一输入端与所述参考电压生成单元的输出端连接,其第二输入端与所述反馈电压生成单元的输出端连接,其输出端与所述稳压模块的第二输入端连接,用于接收所述参考电压和所述反馈电压,计算所述参考电压和所述反馈电压的差值,并对所述差值进行放大处理,以生成所述反馈控制信号,提供给所述稳压模块。
16.在其中一个实施例中,所述参考电压生成单元,包括:
17.第一电阻,其第一端与所述备用电源模块的输出端连接;
18.第二电阻,其第一端与所述第一电阻的第二端连接,其第二端接地;
19.第三电阻,其第一端与所述第一电阻的第二端连接与所述第二电阻的第一端连接,其第二端与所述比较放大单元的第一输入端连接;
20.所述反馈电压生成单元,包括:
21.第四电阻,其第一端与所述稳压模块的输出端连接;
22.第五电阻,其第一端与所述第四电阻的第二端连接,其第二端接地;
23.第六电阻,其第一端与所述第四电阻的第二端连接以及与所述第五电阻的第一端连接,其第二端与所述比较放大单元的第二输入端连接;
24.第七电阻,其第一端与所述第六电阻的第二端连接以及与所述比较放大单元的第二输入端连接,其第二端接地。
25.在其中一个实施例中,所述比较放大单元包括:
26.差分放大器,其反相输入端与所述参考电压生成单元的输出端连接,其正相输入端与所述反馈电压生成单元的输出端连接,用于计算接收到的参考电压和反馈电压的差值,并对所述差值进行放大处理以生成所述反馈控制信号;
27.第一二极管,其阳极与所述差分放大器的输出端连接,其阴极与所述稳压模块的第二输入端连接;
28.第八电阻,其第一端与所述差分放大器的反相输入端以及所述参考电压生成单元的输出端连接,其第二端与所述差分放大器的输出端以及所述第一二极管的阳极连接。
29.在其中一个实施例中,所述稳压模块包括:
30.晶体管电压调节器,其第一端与所述开关切换模块的输出端连接,其第二端构成所述稳压模块的输出端;
31.第九电阻,其第一端与所述晶体管电压调节器的第一端以及所述开关切换电路的输出端连接,其第二端与所述晶体管电压调节器的受控端连接;
32.第十电阻,其第一端与所述晶体管电压调节器的受控端连接以及与所述第九电阻的第二端连接,其第二端与所述反馈模块的输出端连接;
33.第十一电阻,其第一端与所述第十电阻的第二端连接以及与所述反馈模块的输出端连接,其第二端接地。
34.在其中一个实施例中,还包括:
35.备用电源反馈模块,其第一输入端与所述开关切换模块的输出端连接以及与所述
稳压模块的第一输入端连接,其第二输入端与所述备用电源模块的输出端以及所述反馈模块的第二输入端连接,其输出端与所述稳压模块的第二输入端连接,用于接收所述开关切换模块输出的电源电压以及所述备用电源模块输出的工作电压,并在所述备用电源模块输出端的电压与所述开关切换模块的输出端的电压的差值大于第二预设电压时生成导通控制信号,提供给所述稳压模块,以使所述稳压模块响应于所述导通控制信号,对接收到的电源电压进行稳压调整并生成所述工作电压。
36.在其中一个实施例中,所述备用电源反馈模块包括:
37.第十二电阻,其第一端与所述开关切换模块的输出端连接;
38.第十三电阻,其第一端与所述第十二电阻的第二端连接,其第二端与所述备用电源模块的输出端以及所述反馈模块的第二输入端连接;
39.第一三极管,其发射极与所述第十二电阻的第一端以及所述开关切换模块的输出端连接,其基极与所述第十二电阻的第二端以及所述第十三电阻的第一端连接;
40.第十四电阻,其第一端与所述第一三极管的集电极连接,其第二端接地;
41.第十五电阻,其第一端与所述第十四电阻的第二端以及所述第一三极管的发射极连接;
42.第二三极管,其集电极与所述第十四电阻的第二端、所述第十五电阻的第一端以及所述第一三极管的集电极连接,其基极与所述第十五电阻的第二端连接;
43.稳压管,其阴极与所述第二三极管的基极以及所述第十五电阻的第二端连接,其阳极接地;
44.第二二极管,其阳极与所述第二三极管的发射极连接,其阴极与所述稳压模块的第二输入端连接。
45.在其中一个实施例中,所述开关切换模块包括:
46.第一开关单元,其输入端和受控端分别与所述主电源模块的输出端连接,用于在所述第一开关单元的受控端的电压大于第一预设电压时触发导通,以及在所述第一开关单元的受控端的电压小于或等于第一预设电压时触发关断;
47.第一单向导通单元,所述第一单向导通单元的输入端与所述第一开关单元的输出端连接,其输出端与所述稳压模块的第一输入端连接;
48.第二开关单元,其输入端与所述备用电源模块的输出端连接,其受控端与所述第一开关单元的输出端连接,用于在所述第二开关单元的受控端的电压大于第二预设电压时触发关断,以及所述第二开关单元的受控端的电压小于或等于所述第二预设电压时触发导通;
49.第二单向导通单元,其输入端与所述第二开关单元的输出端连接,其输出端与所述第一单向导通单元以及所述稳压模块的第一输入端连接。
50.在其中一个实施例中,所述第一开关单元包括:
51.第十六电阻,其第一端与所述主电源模块的输出端连接;
52.第十七电阻,其第一端与所述第十六电阻的第二端连接,其第二端接地;
53.第十八电阻,其第一端与所述主电源模块的输出端以及所述第十六电阻的第一端连接;
54.第一开关管,其源极与所述第十六电阻的第一端、所述第十八电阻的第一端以及
所述主电源模块的输出端连接,其栅极与所述第十八电阻的第二端连接,其漏极与所述第一单向导通单元的输入端连接;
55.第三三极管,其集电极与所述第十八电阻的第二端以及所述第一开关管的栅极连接,其基极与所述第十六电阻的第二端以及所述第十七电阻的第一端连接,其发射极接地;
56.所述第二开关单元包括:
57.第十九电阻,其第一端与所述第一开关管的漏极以及所述第一单向导通单元的输入端连接,其第二端接地;
58.第二十电阻,其第一端与所述第十九电阻的第一端、所述第一开关管的漏极以及所述第一单向导通单元的输入端连接;
59.第二开关管,其栅极与所述第二十电阻的第二端连接,其源极与所述备用电源模块的输出端连接,其漏极与所述第二单向导通单元的输入端连接;
60.第二十一电阻,其第一端与所述第二十电阻的第二端以及所述第二开关管的栅极连接,其第二端与所述备用电源模块的输出端连接。
61.本发明实施例的第二方面提出了一种冗余供电装置,包括如上所述的冗余供电电路。
62.本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是:上述的冗余供电电路通过在主备电源模块后级设置开关切换模块和稳压模块输出切换和调节,主电源模块正常工作时,开关切换模块切换至第一通道,主电源模块正常输出至外部负载。在主电源模块异常时,开关切换模块可自动识别电路异常并迅速切换至备用电源模块供电,这个过程无需额外的软件识别与控制参与。由于主电源模块与备用电源模块在切换前后只有一个电源模块对外部负载提供激励,这样不仅可以保证电源输出质量还可提高电源使用寿命。同时,当主电源模块发生电压变化、切换的备用电源模块的输出电压变化或者浪涌时,反馈模块根据输出的工作电压和备用电源模块提供的电源电压,生成反馈控制信号,以使稳压模块进行稳压调整,保证输出电压稳定,进而保证外部负载正常工作。
附图说明
63.图1为本发明实施例提供的冗余供电电路的第一种结构示意图;
64.图2为本发明实施例提供的冗余供电电路的第二种结构示意图;
65.图3为本发明实施例提供的冗余供电电路的第三种结构示意图;
66.图4为本发明实施例提供的冗余供电电路的第四种结构示意图;
67.图5为本发明实施例提供的冗余供电电路的第五种结构示意图;
68.图6为本发明实施例提供的冗余供电电路的电路示意图。
具体实施方式
69.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
70.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
71.本发明实施例的第一方面提出了一种冗余供电电路。
72.如图1所示,图1为本发明实施例提供的冗余供电电路的第一种结构示意图,本实施例中,冗余供电电路,包括:主电源模块10、备用电源模块20、开关切换模块30、稳压模块40和反馈模块50。其中,所述主电源模块10和备用电源模块20用于提供电源电压。
73.开关切换模块30,其第一输入端与主电源模块10的输出端连接,其第二输入端与备用电源模块20的输出端连接,用于在开关切换模块30的第一输入端电压大于第一预设电压时控制主电源模块10供电,以及在开关切换模块30的第一输入端电压小于或等于第一预设电压时控制备用电源模块20供电;
74.稳压模块40,其第一输入端与开关切换模块30的输出端连接,其第二输入端与反馈模块50输出端连接,响应于反馈控制信号对接收到的电源电压进行稳压调整生成工作电压,并输出;
75.反馈模块50,其第一输入端与稳压模块40的输出端连接,其第二输入端与备用电源模块20的输出端连接,用于根据稳压模块40输出的工作电压和备用电源模块20提供的电源电压,生成反馈控制信号。
76.本实施例中,主电源模块10和备用电源模块20初始工作时均处于待机状态,并根据开关切换模块30的导通状态对应输出,因此,在切换输出过程中,无需等待备用电源模块20重启输出,冗余电源电路的电源输出端始终保持电源输出,避免因切换过程中存在备用电源模块20开机输出延迟导致外部负载断电重启的问题,提高了输出可靠性。
77.其中,主电源模块10和备用电源模块20可为独立的电源模块、或者电源转换电路结构,当为电源转换电路时,主电源模块10的电源输入端和备用电源模块20的电源输入端可与相同或者不同的电源模块连接,其具体结构不限,如图6所示,可选地,主电源模块10包括第一电源转换芯片dc1,备用电源模块20包括第二电源转换芯片dc2,两个电源转换芯片的电源输入端共接并与对应的电源端口vin连接,通过对电源端口vin输入的直流电源转换后输出相同等级或者不同等级的电源信号。
78.备用电源模块20一方面作为备用电源,一方面输出电源电压至反馈模块50,作为反馈模块50的工作电源和参考电源。反馈模块50基于稳压模块输出的工作电压以及备用电源模块输出的电源电压生成对应的反馈控制信号,通过反馈控制信号实现对稳压模块40的调压控制。开关切换模块30根据主电源模块10输出的电源电压对应切换内部通道,实现主电源模块10和备用电源模块20的输出切换,稳压模块40根据接收到的反馈控制信号实现对流经的电流进行控制以及输出电压的稳压调整,进而保证输出工作电压稳定。
79.在冗余供电电路正常工作状态下,当主电源模块10正常工作,开关切换模块30检测到主电源模块10的输出电压大于第一预设电压时,开关切换模块30切换至第一通道,即连通自身的第一输入端和输出端,将主电源模块输出的电源电压提供给稳压模块40,并进一步通过稳压模块40对主电源模块10输出的电源电压进行稳压调节并生成工作电压后,输出工作电压至外部负载,保证外部负载稳定可靠运行。
80.其中,第一预设电压可根据内部开关结构、切换需求对应设置,也可根据电路运行所运行的电压误差进行设置,例如,该第一预设电压可以为标准电压电源与允许误差最大
值的差值。本实施例对第一预设电压的具体大小不做限定。
81.当主电源模块10故障截止输出或者欠压输出时,开关切换模块30检测到主电源模块10的输出电压小于或者等于第一预设电压时,开关切换模块30切换至第二通道,连通自身的第二输入端和输出端,进而连通备用电源模块20和稳压模块40,稳压模块40对备用电源模块20的输出电源进行稳压调节输出,最终使得输出至外部负载的电压保持稳定。
82.对应地,当切换过程中产生浪涌时,稳压模块40实现浪涌隔离保护,防止浪涌损坏外部负载。
83.通过设置开关切换模块30和稳压模块40,可在主电源模块10故障、电压变化,以及切换过程中电压变化或者出现电压浪涌时进行平稳输出控制,使得输出电压具备连续性和可靠性,从而保证外部负载处于连续工作状态。
84.其中,稳压模块40可采用负反馈调节电路或者压控开关电路等稳压模块40,当采用负反馈调节电路时,当稳压模块40输出的工作电压变大或变小时,反馈电压也随之发生变化,此时基于反馈电压和参考电压生成的反馈控制信号也发生变化,则稳压模块40会根据当前的反馈控制信号通过增大或者调小内部压降,进而降低或者提高输出电压,最终使得工作电压稳定在预设范围内。
85.当采用压控开关电路时,当稳压模块40输出的工作电压大于或者小于对应的参考电压时,稳压模块40根据反馈控制信号的电压大小调节自身的输出电流,进而改变输出电压,最终使得工作电压稳定在预设范围内,稳压模块40的具体结构不限。
86.开关切换模块30可包括电压检测电路、切换开关等结构,具体结构不限。
87.在其中一个实施例中,如图2所示,冗余供电电路还包括控制端口k1,控制端口k1与开关切换模块30的受控端连接,开关切换模块30还用于根据控制端口k1输入的开关切换信号进行主电源模块10和备用电源模块20的输出切换,其中,控制端口k1输入的开关切换信号的来源可为按键模块触发输出,或者遥控模块输出,具体来源方式不限。
88.如图3所示,在其中一个实施例中,反馈模块50包括:
89.参考电压生成单元51,其输入端与备用电源模块20的输出端连接,用于生成参考电压,并输出;
90.反馈电压生成单元52,其输入端与稳压模块40的输出端连接,用于生成反馈电压,并输出;
91.比较放大单元53,其第一输入端与参考电压生成单元51的输出端连接,其第二输入端与反馈电压生成单元52的输出端连接,其输出端与稳压模块40的第二输入端连接,用于接收参考电压和反馈电压,计算参考电压和反馈电压的差值,并对差值进行放大处理,以生成反馈控制信号,提供给稳压模块40。
92.本实施例中,备用电源模块20通过参考电压生成单元51为比较放大单元53提供参考电压,反馈电压生成单元52即时反馈稳压模块40输出的工作电压。
93.反馈电压和参考电压的大小经过比较放大单元53进行比较放大,进而生成反馈控制信号至稳压模块40,实现稳压调整。
94.当稳压模块40输出的工作电压变大时,反馈电压增大,反馈电压与参考电压的差值变大,比较放大单元53生成的反馈控制信号也随之变大,此时稳压模块40基于变大后的反馈控制信号降低输出工作电压,以保证能够为工作负载提供稳定持续的工作电压。
95.当稳压模块40输出的工作电压变小时,反馈电压变小,反馈电压与参考电压的差值变小,比较放大单元53生成的反馈控制信号也随之变小,此时稳压模块40基于变小后的反馈控制信号增大输出工作电压,实现稳压调整,以保证能够为工作负载提供稳定持续的工作电压。
96.参考电压生成单元51可采用分压电路、电压变换电路、互感器等结构,同理,反馈电压生成单元52同样可采用分压电路、电压变换电路、互感器等结构。
97.比较放大单元53可采用对应的运算放大器u1、三极管放大电路等,具体结构不限。
98.如图6所示,在其中一个实施例中,参考电压生成单元51包括:
99.第一电阻r1,其第一端与备用电源模块20的输出端连接;
100.第二电阻r2,其第一端与第一电阻r1的第二端连接,其第二端接地;
101.第三电阻r3,其第一端与第一电阻r1的第二端连接与第二电阻r2的第一端连接,其第二端与比较放大单元53的第一输入端连接。
102.反馈电压生成单元52包括:
103.第四电阻r4,其第一端与稳压模块40的输出端连接;
104.第五电阻r5,其第一端与第四电阻r4的第二端连接,其第二端接地;
105.第六电阻r6,其第一端与第四电阻r4的第二端连接以及与第五电阻r5的第一端连接,其第二端与比较放大单元53的第二输入端连接;
106.第七电阻r7,其第一端与第六电阻r6的第二端连接以及与比较放大单元53的第二输入端连接,其第二端接地。
107.本实施例中,第一电阻r1和第二电阻r2构成第一电阻r1分压电路,将备用电源模块20的输出电压进行分压处理,分压后的电压经第三电阻r3进一步分压,最终输出参考电压至比较放大单元53。
108.同时,第四电阻r4和第五电阻r5构成第二电阻r2分压电路,第六电阻r6和第七电阻r7构成第三电阻r3分压电路,从而将稳压模块40输出的工作电压进行分压反馈,并输出反馈电压至比较放大单元53,其中,可通过改变各电阻的阻值对应调节参考电压和反馈电压的大小。
109.请继续参阅图6,在其中一个实施例中,比较放大单元53包括:
110.差分放大器u1,其反相输入端与参考电压生成单元51的输出端连接,其正相输入端与反馈电压生成单元52的输出端连接,用于确定接收到的参考电压和反馈电压的差值,并对差值进行放大处理以生成反馈控制信号;
111.第一二极管d1,其阳极与差分放大器u1的输出端连接,其阴极与稳压模块40的第二输入端连接;
112.第八电阻r8,其第一端与差分放大器u1的反相输入端以及所述参考电压生成单元的输出端连接,其第二端与差分放大器u1的输出端以及所述第一二极管的阳极连接。
113.本实施例中,第三电阻r3和第六电阻r6的阻值相等,第七电阻r7和第八电阻的阻值相等,差分放大器u1对接收到的反馈电压和参考电压的比值进行比较放大,其中,放大倍数为第八电阻r8和第三电阻r3的阻值的比值,最终输出对应电压大小的反馈控制信号至稳压模块40,实现稳压调节。
114.其中,差分放大器u1可通过备用电源模块20供电,或者由独立的电源模块提供工
作电源,具体供电方式不限,在其中一个实施例中,为了简化电路结构,差分放大器u1的电源端与备用电源模块20的输出端连接,并从备用电源模块20获取工作电压。
115.第一二极管d1实现单向导通功能,防止信号串扰影响运算放大器u1工作。
116.请继续参阅图6,在其中一个实施例中,稳压模块40包括:
117.晶体管电压调节器m1,其第一端与开关切换模块30的输出端连接,其第二端构成稳压模块40的输出端;
118.第九电阻r9,其第一端与晶体管电压调节器m1的第一端以及所述开关切换电路的输出端连接,其第二端与晶体管电压调节器m1的受控端连接;
119.第十电阻r10,其第一端与晶体管电压调节器m1的受控端连接以及与第九电阻r9的第二端连接,其第二端与反馈模块50的输出端连接;
120.第十一电阻r11,其第一端与第十电阻r10的第二端连接以及与反馈模块50的输出端连接,其第二端接地。
121.本实施例中,晶体管电压调节器m1根据接收到的反馈控制信号的电压大小调节自身的输出电流,进而改变输出电压。
122.具体地,当稳压模块40输出的工作电压由于前级输出电压或者负载变化的原因电压下降时,第四电阻r4和第五电阻r5的连接节点的电压下降,即差分放大器u1的正相输入端的电压下降,差分放大器u1的正相输入端和反相输入端的电压差值下降,差分放大器u1比较放大的反馈控制信号的电压下降,晶体管电压调节器m1第一端和受控端的压差增加,使得晶体管电压调节器m1的电流增加,输出电流增加使得输出电压上升,完成负反馈调节,使得稳压模块40输出的工作电压回到正常电位。
123.同理,稳压模块40输出的工作电压由于前级输出电压或者负载变化的原因电压上升时,第四电阻r4和第五电阻r5的连接节点的电压上升,即差分放大器u1的正相输入端的电压上升,差分放大器u1的正相输入端和反相输入端的电压差值上升,差分放大器u1比较放大的反馈控制信号的电压上升,晶体管电压调节器m1第一端和受控端的压差减小,使得晶体管电压调节器m1的电流减小,输出电流减小使得输出电压减小,完成负反馈调节,使得稳压模块40输出的工作电压回到正常电位。
124.其中,对应于反馈控制信号和稳压模块40的调压输出状态,晶体管电压调节器m1为p沟道场效应管。
125.如图4所示,在其中一个实施例中,还包括:
126.备用电源反馈模块60,其第一输入端与开关切换模块30的输出端连接以及与稳压模块40的第一输入端连接,其第二输入端与备用电源模块20的输出端连接,其输出端与稳压模块40的第二输入端连接,用于接收开关切换模块30输出的电源电压以及备用电源模块20输出的电源电压,并在所述备用电源模块输出端的电压与所述开关切换模块的输出端的电压的差值大于第二预设电压时生成导通控制信号,提供给稳压模块40,以控制稳压模块40导通并输出对应于导通控制信号大小的输出电压。
127.本实施例中,备用电源反馈模块60实现备用电源模块20的状态检测和反馈,并对稳压模块40实现输出控制,由于反馈模块50由备用电源模块20通过参考电压生成单元51提供参考电压,或者反馈模块50由备用电源模块20通过参考电压生成单元51提供参考电压和工作电压时,当备用电源模块20先行异常断电,反馈模块50无参考电压输入,或者无参考电
压和工作电压输入,反馈模块50异常工作导致稳压模块40异常关断,进而导致外部负载异常关机的问题,为了解决此问题,在备用电源模块20的输出电压小于开关切换模块30的输出电压时,即备用电源模块20异常断电时,备用电源反馈模块60生成导通控制信号并提供给稳压模块40,使得稳压模块40的第二输入端的电压保持不变,稳压模块40接收到导通控制信号后导通,并输出对应大小的电流以及工作电压至外部负载,保证主电源模块10为外部负载可靠供电。本实施例中,假设主电源模块和备用电源模块正常工作时,稳压模块40的第二输入端的电压的电压为3.0v,则在备用电源故障时,通过备用电源看反馈电路,依然可以保证稳压模块40的第二输入端的电压为3.0v,以使稳压模块保持正常工作。
128.其中,备用电源反馈模块60可采用比较器、开关管等结构,根据两端输入的电压大小输出对应大小的欠压保护信号。
129.如图6所示,在其中一个实施例中,备用电源反馈模块60包括:
130.第十二电阻r12,其第一端与开关切换模块30的输出端连接;
131.第十三电阻r13,其第一端与第十二电阻r12的第二端连接,其第二端与备用电源模块20的输出端以及所述反馈模块的第二输入端连接;
132.第一三极管q1,其发射极与第十二电阻r12的第一端以及开关切换模块30的输出端连接,其基极与第十二电阻r12的第二端以及第十三电阻r13的第一端连接;
133.第十四电阻r14,其第一端与第一三极管q1的集电极连接,其第二端接地;
134.第十五电阻r15,其第一端与第十四电阻r14的第二端以及第一三极管q1的发射极连接;
135.第二三极管q2,其集电极与第十四电阻r14的第二端、第十五电阻r15的第一端以及第一三极管q1的集电极连接,其基极与第十五电阻r15的第二端连接;
136.稳压管zd1,其阴极与第二三极管q2的基极以及第十五电阻r15的第二端连接,其阳极接地;
137.第二二极管d2,其阳极与第二三极管q2的发射极连接,其阴极与稳压模块40的第二输入端连接。
138.本实施例中,开关切换模块30的输出电压输出至第一三极管q1的发射极,第一三极管q1的基极接收备用电源模块20的输出电压,当备用电源模块20正常待机输出时,反馈模块50正常输出反馈控制信号,同时,备用电源模块20的输出电压大于或者等于开关切换模块30的输出电压,第一三极管q1关断,备用电源反馈模块60无控制信号输出。
139.当备用电源模块20异常断电时,反馈模块50异常工作,此时,备用电源模块20的输出电压小于开关切换模块30的输出电压,第一三极管q1导通,第二三极管q2构成射极跟随器,最终,稳压管zd1的端电压减去第二三极管q2基极和发射极的电压以及减去第二二极管d2的压降,最终输出对应电压大小的导通控制信号至稳压模块40,保证稳压模块40可靠导通以及输出对应大小的工作电压至外部负载。
140.第二二极管d2实现单向导通功能,防止信号串扰影响备用电源反馈模块60正常工作。
141.对应于各开关管的导通状态,在其中一个实施例中,第一三极管q1为pnp三极管,第二三极管q2为npn三极管。
142.如图5所示,在其中一个实施例中,开关切换模块30包括:
143.第一开关单元31,其输入端和受控端分别与主电源模块10的输出端连接,用于在第一开关单元31的受控端的电压大于第一预设电压时触发导通,以及在第一开关单元31的受控端的电压小于或等于第一预设电压时触发关断;
144.第一单向导通单元32,第一单向导通单元32的输入端与第一开关单元31的输出端连接,其输出端与稳压模块40的第一输入端连接;
145.第二开关单元33,其输入端与备用电源模块20的输出端连接,其受控端与第一开关单元31的输出端连接,用于在第二开关单元33的受控端的电压大于第二预设电压时触发关断,以及第二开关单元33的受控端的电压小于或等于第二预设电压时触发导通;
146.第二单向导通单元32,其输入端与第二开关单元33的输出端连接,其输出端与第一单向导通单元32以及稳压模块40的第一输入端连接。
147.本实施例中,当主电源模块10正常工作时,第一开关单元31检测到主电源模块10的输出电压大于第一预设电压时自适应导通,而第二开关单元33检测到第一开关单元31输出的电压大于第二预设电压时受控关断,第二预设电压的大小可对应设置,例如0v,此时,第一开关单元31和第一单向导通单元32连通主电源模块10和稳压模块40,完成主电源模块10的切换输出,主电源模块10的输出电源经过稳压模块40输出至外部负载,完成主电源供电。
148.当主电源模块10故障截止输出时,第一开关单元31检测到主电源模块10的输出电压小于第一预设电压时受控关断,同时,第二开关单元33检测到第一开关单元31输出电压小于或者等于第二预设电压时,第二开关单元33触发导通,此时,第二开关单元33和第二单向导通单元34连通备用电源模块20和稳压模块40,完成备用电源模块20的切换输出,切换过程中,冗余供电单元的电源输出端始终保持输出状态,使得外部负载稳定工作。
149.其中,第一开关单元31和第二开关单元33可采用对应的电压检测结构、开关结构等,具体结构不限。
150.第一单向导通单元32和第二单向导通单元34用于实现电源单向输入输出,避免主电源模块10、备用电源模块20以及稳压模块40之间的彼此间的回流问题,提高电流输出可靠性和冗余供电单元的整体单元的安全性。
151.第一单向导通单元32和第二单向导通单元34可采用对应的单向导通模块,例如继电器、二极管等,如图6所示,第一单向导通单元32包括第三二极管d3,第三二极管d3的阳极和阴极分别构成第一单向导通单元32的输入端和输出端,同时,第二单向导通单元34包括第四二极管d4,第四二极管d4的阳极和阴极分别构成第二单向导通单元34的输入端和输出端。
152.如图6所示,在其中一个实施例中,第一开关单元31包括:
153.第十六电阻r16,其第一端与主电源模块10的输出端连接;
154.第十七电阻r17,其第一端与第十六电阻r16的第二端连接,其第二端接地;
155.第十八电阻r18,其第一端与主电源模块10的输出端以及第十六电阻r16的第一端连接;
156.第一开关管m2,其源极与第十六电阻r16的第一端、第十八电阻r18的第一端以及主电源模块10的输出端连接,其栅极与第十八电阻r18的第二端连接,其漏极与第一单向导通单元32的输入端连接;
157.第三三极管q3,其集电极与第十八电阻r18的第二端以及第一开关管m2的栅极连接,其基极与第十六电阻r16的第二端以及第十七电阻r17的第一端连接,其发射极接地;
158.第二开关单元33包括:
159.第十九电阻r19,其第一端与第一开关管m2的漏极以及第一单向导通单元32的输入端连接,其第二端接地;
160.第二十电阻r20,其第一端与第十九电阻r19的第一端、第一开关管m2的漏极以及第一单向导通单元32的输入端连接;
161.第二开关管m3,其栅极与第二十电阻r20的第二端连接,其源极与备用电源模块20的输出端连接,其漏极与第二单向导通单元32的输入端连接;
162.第二十一电阻r21,其第一端与第二十电阻r20的第二端以及第二开关管m3的栅极连接,其第二端与备用电源模块20的输出端连接。
163.本实施例中,第十六电阻r16和第十七电阻r17构成分压电路。
164.工作时,当主电源模块10正常工作时,第三三极管q3和第一开关管m2触发导通,第二开关管m3接收到高电平后触发关断,截止备用电源模块20与稳压模块40之间的通路,主电源模块10的输出电源通过第一开关管m2、第三二极管d3和稳压模块40输出至外部负载。
165.当主电源模块10异常断电时,第三三极管q3和第一开关管m2触发关断,第二开关管m3接收到低电平后触发导通,此时,备用电源模块20的输出电源通过第二开关管m3、第四二极管d4和稳压模块40输出至外部负载。
166.在切换过程中,冗余供电电路的电源输出端始终保持输出状态,使得输出电压具备连续性和可靠性,从而保证外部负载处于连续工作状态。
167.对应上述电路的通断关系,在其中一个实施例中,第三三极管q3为npn三极管,第一开关管m2和第二开关管m3均为p沟道开关管。
168.本发明还提出一种冗余供电装置,该冗余供电装置包括冗余供电电路,该冗余供电电路的具体结构参照上述实施例,由于本冗余供电装置采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
169.本实施例中,冗余供电装置可包括至少一块电路板,主电源模块10、备用电源模块20、开关切换模块30、稳压模块40、反馈模块50以及备用电源反馈模块60对应设置在电路板上,电路板与外部负载的电源端连接,实现冗余供电。
170.本发明还提出一种电子设备,该电子设备包括冗余供电装置,该冗余供电装置的具体结构参照上述实施例,由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
171.以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表

相关文献