CN100344041C - 一种电源系统及其电源监控单元的供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源系统及其电源监控单元的供电方法。以解决现有技术中存在成本高、占用空间大、可靠性不高的问题。本电源系统，包括多个电源模块，各电源模块具有一个电源监控单元；该电源系统还包括监控供电电路，各电源模块向该监控供电电路输出一路电压，该监控供电电路将各电源模块向其输出的各路电压合路后输出至各电源监控单元。本方法采用对电压的隔离合路再进行非隔离电源变换后输出给电源监控单元供电的方法。本发明用于给电源内部电源监控单元供电，它抛弃了现有的以独立的监控供电电源给电源监控单元供电的方法，达到了降低成本、占用较少的单板空间、简化电路、提高可靠性的目的。

Description

一种电源系统及其电源监控单元的供电方法

技术领域

本发明涉及电子或通信领域中的电源技术，尤其涉及一种电源系统及其电源监控单元的供电方法。

背景技术

目前在嵌入式电源系统及网络电源中，大多将每个电源模块的监控在电源模块内部实现，随着用电设备对电源要求的提高，用电设备生产量大幅增加，客户要求电源的功率密度越来越高、电源的成本越来越低，并且要求电源的可靠性越来越高。为适应这一发展趋势，对电源模块的监控技术的研究就显得尤为重要。

目前给电源内部的电源监控单元供电，通常是做一个与主变换电路隔离的电源变换电路单独给电源监控单元供电，从而保证主变换电路故障时，不影响电源监控单元的供电。如图1所示，上方虚线框内为主变换变换电路；下方虚线框内为一独立的监控供电电源变换电路，该电路单独给电源监控单元供电。

由于给电源监控单元供电需要单独设置变压器、PWM芯片等，故成本较高；监控供电电源变换电路需要采用变压器等较大元器件，故占用单板空间较大；监控供电电路较复杂，所以可靠性并不很高。

发明内容

本发明提供一种电源系统及其电源监控单元的供电方法，以解决现有技术中给电源监控单元供电存在成本高、占用空间大和可靠性不高的问题。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种电源系统中电源监控单元的供电方法，所述电源系统包括多个电源模块，各电源模块具有一个电源监控单元，所述方法包括步骤：

从各电源模块内提取一路电压；

对提取的电压进行隔离和合路处理得到一合路电压；以及，

将所述的合路电压输出到各电源监控单元。

所述从各电源模块内提取的一路电压为电源模块输出电压中的一路电压，或者为电源模块内的一路参考电压。

当所述合路电压超出电源监控单元可接受的电压范围时，通过非隔离电源变换将合路电压变换为适合电源监控单元所需的电压后输出到各电源监控单元。

所述的对提取的电压进行隔离和合路处理是指在各电源模块内部对各路电压进行隔离和合路处理；或者在各电源模块外部对各路电压进行隔离和合路处理；或者在各电源模块内部对各路电压进行隔离处理，在各电源模块外部对各路电压进行合路处理。

一种电源系统，包括多个电源模块，各电源模块具有一个电源监控单元；其中，该电源系统还包括监控供电电路，各电源模块分别向该监控供电电路输出一路电压，该监控供电电路将各电源模块向其输出的电压合路后输出至各电源监控单元。

所述监控供电电路包括多个监控供电单元，各监控供电单元的输入端分别与一个电源模块的一路电源连接，各监控供电单元的输出连接在一起组成监控电源总线，通过该监控电源总线向各电源监控单元输出电压。

所述监控供电电路还包括有与电源监控总线连接的多个非隔离电源变换单元，该非隔离电源变换单元将监控电源总线电压转换为适合电源监控单元的电压后输出到电源监控单元。

所述监控供电电路包括多个监控供电单元，各电源模块分别向各监控供电单元输出一路电压，各监控供电单元将多路输入电压合路后输出至一个电源监控单元。

所述监控供电电路还包括多个非隔离电源变换单元，各非隔离电源变换单元分别与一个监控供电单元的输出连接，该非隔离电源变换单元将监控供电单元输出电压转换后输出至电源监控单元。

所述监控供电电路设置在电源模块内，或者设置在电源模块外。

本发明具有以下有益效果：

由于非隔离电源的成本比隔离开关电源的成本低，故本发明降低了成本；对比本发明与现有技术，可以发现本发明将给电源监控单元供电的隔离开关电源替换为非隔离电源或者直接将监控供电单元的隔离开关电源省掉，这样就减少了很多器件，所以体积可以减小；由于非隔离电源变换的可靠性高于隔离开关电源变换，而且本发明方法中的监控供电电路的输入电源采用的是合路电压，也就是有备份的，所以电源监控单元的可靠性提高。

附图说明

图1所示为现有技术给电源内部电源监控单元供电电路图；

图2所示为本发明利用监控总线给电源内部电源监控单元供电电路图；

图3所示为本发明利用电源模块合并各路电压给电源内部电源监控单元供电电路图。

具体实施方式

本发明针对N+1备份的电源系统(N＝1、2、3、4.......)中，从每一个电源模块内部引出一个电压，将这N+1个电源模块引出的电压隔离后合路，然后将合路后的电压提供给各电源监控单元使用。从每个电源模块引出的电压可以是电源模块内部的参考电压，也可以是多路输出电压中的一路电压。

图2所示为一路交流电压输入、多路直流电压输出的1+1电源系统，该系统包括两个电源模块(一个为工作电源，另一个为备份电源)和一个监控供电电路。每个电源模块内包括一个用于将一路交流电压输入转换成一路或者多路直流电压输出的电源转换单元，一个用于监控所述电源模块的电源监控单元。监控供电电路包括两个监控供电单元和两个非隔离电源变换单元。各监控供电单元包括串联的二极管D4和熔断器F1，两个监控供电单元的输出端连接在一起构成监控电源总线，该二极管D4对电源进行隔离。非隔离电源变换单元连接于监控电源总线与电源监控单元之间，将监控电源总线的电压转换为适合电源监控单元所需的电压并输出给电源监控单元。

在图2所示的电源系统中，两个电源模块通过电源转换单元进行交直转换后，从直流电压输出端都取出一直流电压Vo3；经过各自的监控供电单元进行隔离防护后，将两路电源并联组成一监控电源总线电压；再从监控电源总线上取该电压，经过各非隔离电源变换单元进行非隔离电源变换后向各电源监控单元供电。

电源系统包括的电源模块数不限于两个，可以为两个以上，相应地，监控供电电路中的监控供电单元和非隔离电源变换单元也为两个以上即与电源模块数相对应，其连接关系和工作原理与图2中的电源系统相同。

在图2中，从各电源模块引出的一路电压也可以是各电源模块中的一路参考电压；如果引出的一路输出电压或参考电压在电源监控单元可接受的电压范围内时，监控供电电路中也可以去掉非隔离电源变换单元，即从监控电源总线直接向电源监控单元供电。

监控供电电路可以设置在电源模块内，通过电源背板等方式与监控电源总线连接；也可以设置在电源模块外部。

图3所示为实现本发明的另一电源系统，与图2的区别在于监控供电电路。图3中的监控供电电路包括两个监控供电单元，每个监控供电单元包括两个二极管D4、D5和一个熔断器F1。二极管D4、D5的正极分别与一个电源模块的一个输出电源连接，二极管D4、D5的负极连接在一起，并与熔断器F1和非隔离电源变换单元串联。

从图3可知，两个电源模块通过电源转换单元进行交直转换后，从直流电压输出端都取出一直流电压Vo3；将两个引出的直流电压分别输出到各监控供电单元(即另一个电源模块的直流电压输出Vo3端)，由监控供电单元在两个电源模块内部将送来的电压与自身引出的电压先进行隔离防护后再合路为一路电压；然后分别经过各自对应的非隔离电源变换单元进行变换后输出给电源监控单元。

同理，若电源系统扩展为N+1备份的电源系统(N＝1、2、3、4.......)，则监控供电电路中每个监控供电单元就应该由N+1个二极管并联后再与一个熔断器F1、非隔离电源变换单元依次串联。其中一个二极管与自身引出的电压端连接，其余的N个二极管分别与其它N个电源模块引出的电压端相连，即可实现N+1备份的电源系统。通过从N+1电源系统中的每一个模块内部引出一个电压，引出的N+1个电压并不合并为一条总线，而是将每个引出的电压均送到其它电源模块，也就是每个电源模块都接收其它N个模块引出的电压，这样在电源模块内部，再将其它模块送来的N个电压与自身引出的电压进行隔离合并后进行非隔离电源变换，实现给电源监控单元供电。

在图3所示的电源系统中，当提取的隔离合路后的总线电压在电源监控单元可接受的电压范围内时，可以直接给电源监控单元供电，即监控供电电路中可不用非隔离电源变换单元。

在电源系统中，如果从电源模块提取的电压为主电源变换中已经对电源电压进行了隔离处理的电压，则图2和图3中的监控供电电路可以不用监控供电单元，而可以直接将提取的电压进行合路后进行非隔离电源变换，再将非隔离变换后的电压输出给电源监控单元。

本发明抛弃了现有的以独立的监控供电电源给电源监控单元供电的方法，达到了降低成本、占用较少的单板空间、简化电路和提高可靠性的目的。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种电源系统中电源监控单元的供电方法，所述电源系统包括多个电源模块，各电源模块具有一个电源监控单元；其特征在于所述方法包括步骤：

从各电源模块内提取一路电压；

对提取的电压进行隔离和合路处理得到一合路电压；以及，

将所述的合路电压输出到各电源监控单元。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，从各电源模块内提取的一路电压为电源模块输出电压中的一路电压，或者为电源模块内的一路参考电压。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述合路电压超出电源监控单元可接受的电压范围时，通过非隔离电源变换将合路电压变换为适合电源监控单元所需的电压后输出到各电源监控单元。

4、如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述的对提取的电压进行隔离和合路处理是指在各电源模块内部对各路电压进行隔离和合路处理；或者在各电源模块外部对各路电压进行隔离和合路处理；或者在各电源模块内部对各路电压进行隔离处理，在各电源模块外部对各路电压进行合路处理。

5、一种电源系统，包括多个电源模块，各电源模块具有一个电源监控单元；其特征在于该电源系统还包括监控供电电路，各电源模块分别向该监控供电电路输出一路电压，该监控供电电路将各电源模块向其输出的电压合路后输出至各电源监控单元。

6、如权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述监控供电电路包括多个监控供电单元，各监控供电单元的输入端分别与一个电源模块的一路电源连接，各监控供电单元的输出连接在一起组成监控电源总线，通过该监控电源总线向各电源监控单元输出电压。

7、如权利要求6所述的电源系统，其特征在于，所述监控供电电路还包括有与监控电源总线连接的多个非隔离电源变换单元，该非隔离电源变换单元将监控电源总线电压转换为适合电源监控单元的电压后输出到电源监控单元。

8、如权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述监控供电电路包括多个监控供电单元，各电源模块分别向各监控供电单元输出一路电压，各监控供电单元将多路输入电压合路后输出至一个电源监控单元。

9、如权利要求8所述的电源系统，其特征在于，所述监控供电电路还包括多个非隔离电源变换单元，各非隔离电源变换单元分别与一个监控供电单元的输出连接，该非隔离电源变换单元将监控供电单元输出电压转换后输出至电源监控单元。

10、如权利要求6至9任一项所述的电源系统，其特征在于，所述监控供电电路设置在电源模块内，或者设置在电源模块外。

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