CN101719687A - 不间断直流供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不间断直流供电系统，在直流供电系统中，使用两台具有遥控开关功能并且支持热插拔的DC-DC电源，通过检测电路控制电源的遥控开关部分，实现两台电源的切换，同时在直流输入部分和直流输出部分都设置电池单元，提供应急电力，这样在各种故障情况下，供电系统可以保证不间断供电；通过上述的设计，提高了直流供电系统的容灾能力，保证了在各种故障情况下，系统不间断供电。而且容易实现，成本低，有很高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及计算机通信领域，具体涉及不间断直流供电系统。
技术背景
在如今高度信息化的社会，计算机通信设备被应用到社会生活的各个方面。在某些关键领域(如银行、军队等)，要求计算机通信设备要有很强的容灾能力。直流供电系统作为计算机通信设备的核心部件，需要满足在各种故障情况下，不间断供电的要求。
针对以上问题，本发明提出不间断直流供电系统，使用两台具有遥控开关功能并且支持热插拔的DC-DC电源，通过检测电路控制电源的遥控开关部分，实现两台电源的切换。同时在直流输入部分和直流输出部分都设置电池单元，提供应急电力，这样在各种故障情况下，供电系统可以保证不间断供电。
发明内容
本发明目的是提供一种不间断直流供电系统。
本发明的目的是按以下方式实现的，在直流供电系统中，使用两台具有遥控开关功能并且支持热插拔的DC-DC电源，通过检测电路控制电源的遥控开关部分，实现两台电源的切换，同时在直流输入部分和直流输出部分都设置电池单元，提供应急电力，这样在各种故障情况下，供电系统可以保证不间断供电；系统电路是由DC-DC电源M1、M2，电池单元B1、B2，继电器J1、J2，三极管Q1-Q4，电阻R1-R10，电容C1-C4组成，其中电池单元的正负极与直流输入的正负线连接，电池单元B2正负极与直流输出的正负线连接，DC-DC电源M1、M2的1、2脚与直流输入线连接，DC-DC电源M1、M2的1脚还分别于继电器J1、J2的3脚连接，4脚分别与继电器J1、J2的1脚连接，2脚与5脚并接直流输出负极线，3脚分别串接电阻R1、R2与直流输入正极线连接，继电器J1、J2的2脚并接直流输出正极线，继电器J1、J2的4脚分别接三极管Q3、Q4的集电极，三极管Q3、Q4的发射机并接直流输出负极线或地线，三极管Q3的基极串电阻R9、R7、R5接三极管Q1的基极，三极管Q4的基极串电阻R10、R8、R6接三极管Q2的基极，三极管Q1、Q2的发射极并接地，三极管Q1的集电极接DC-DC电源M2的3脚，三极管Q2的集电极接DC-DC电源M1的3脚，电阻R3电容C1并接地线与电阻R5R7的链接点之间，电容C3连接地线与电阻R7、R9的链接点，电阻R4电容C2并接电阻R6、R8的连接点与地线之间，电容C4接地线与电阻R8、R10连接点之间；
供电系统工作过程为：系统上电，Q1和Q2为关断状态，+Vin通过上拉电阻R1和R2将两台电源的ON/OFF端拉为高电平，M1和M2启动，输出建立，但由于J1和J2初始状态为关断，电源输出并未与负载连接，此时M1的+Vout通过R3为C1充电同时通过R3和R7为C3充电，M2的+Vout通过R4为C2充电同时通过R4和R8为C4充电；由于R3＜R4＜R3+R8＜R4+R7，C1充电最快，电压会最先达到三极管的导通阀值，Q1先导通，将M2的ON/OFF端子接地，M2关闭，输出消失，C2和C4充电停止，Q2和Q4不会导通，M1的ON/OFF端子仍为高电平，M1输出正常，J2状态也不会改变，保持关断状态。由于M1输出正常，C3会继续充电，达到Q3阀值后，Q3导通，J1的驱动绕组中有电流流过，J1吸合接通，M1与负载连接，为负载提供电力；
当M1发生故障时，M1输出电压消失，C1放电，Q1关断，M2的ON/OFF端子被拉高，M2打开，M2输出建立；C3放电，Q3关断，J1驱动绕组中电流消失，J1切换为关断状态，M1与负载断开，同时M2的+Vout通过R4为C2充电，通过R4和R8为C4充电，Q2先导通，将M1的ON/OFF端子接地，M1彻底关闭；Q4导通，J2的驱动绕组中有电流流过，J2吸合接通，M2与负载连接，为负载提供电力；
电源支持热插拔，此时在线更换故障的M1电源，当M2再发生故障时，按照上述工作过程再切换回新更换的M1为负载供电，只要保证及时更换故障电源，这种切换功能可以一直保持下去，保证系统不间断供电。
在系统直流输入端设置电池单元，当系统输入端供电出现问题时，提供应急电力；在系统直流输出端设置电池单元，当工作电源出现故障，备份电源也出现故障无法启动时，J1和J2均为关断状态，将M1和M2与负载隔开，由输出端电池单元为负载提供应急电力，满足在各种故障情况下，为供电系统不间断供电。
本发明的有益效果是：通过上述的设计，提高了直流供电系统的容灾能力，保证了在各种故障情况下，系统不间断供电。而且容易实现，成本低，有很高的应用价值。
附图说明
附图1为不间断直流供电系统电路原理示意图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的不间断供电系统工作过程作以下详细说明。
在直流供电系统中，使用两台具有遥控开关功能并且支持热插拔的DC-DC电源(电源M1和电源M2)，当供电系统上电后，电源输出建立，检测电路将电源M2关掉，而将电源M1与负载连接，为负载供电。当电源M1故障时，检测电路会将电源M1关掉并且与负载断开，同时将电源M2打开并且与负载连接，为负载供电。电源支持热插拔，可以在线对电源M1进行更换，此时电源M1处于关断状态并且与负载断开，电源M2处于打开状态并且与负载连接，为负载供电。当电源M2再发生故障时，检测电路会将电源M2关掉并且与负载断开，同时将新更换的电源M1打开并且与负载连接，为负载供电。只要保证及时更换故障电源，这样的主备电源切换功能就可以一直保持下去，保证系统不间断供电。另外在供电系统直流输入部分设置电池单元，当直流输入端供电出现故障时，电池单元可以提供应急电力。在供电系统直流输出部分也设置电池单元，当两台电源同时出现故障时，此电池单元可以提供应急电力。
如图所示：
M1和M2为DC-DC电源，有遥控开关功能，支持热插拔，输入输出共地；ON/OFF为遥控开关端子，此端子为低电平时，电源关闭，此端子为高电平或者悬空时，电源打开；+Vin为直流输入正端，-Vin为直流输入地，+Vout为直流输出正端，-Vout为直流输出地；
B1和B2为电池单元，提供应急电力；
J1和J2为继电器，初始状态为关断；
R1和R2为上拉电阻；
R3和R4为驱动电阻，阻值R3＜R4；
R7和R8为驱动电阻，阻值R7＝R8
R5、R6、R9和R10为限流电阻；
C1、C2、C3和C4为储能电容，容值相同；
Q1、Q2、Q3和Q4为NPN型三极管；
继电器J1、J2中设置钳位保护二极管D1和D2，继电器在状态转换时，驱动绕组会产生反向电压，这个二极管用来钳位这个反向电压，保护其他器件不受损坏。
供电系统工作过程为：系统上电，Q1和Q2为关断状态，+Vin通过上拉电阻R1和R2将两台电源的ON/OFF端拉为高电平，M1和M2启动，输出建立，但由于J1和J2初始状态为关断，电源输出并未与负载连接。此时M1的+Vout通过R3为C1充电同时通过R3和R7为C3充电，M2的+Vout通过R4为C2充电同时通过R4和R8为C4充电。由于R3＜R4＜R3+R8＜R4+R7，C1充电最快，电压会最先达到三极管的导通阀值，Q1先导通，将M2的ON/OFF端子接地，M2关闭，输出消失，C2和C4充电停止，Q2和Q4不会导通，M1的ON/OFF端子仍为高电平，M1输出正常，J2状态也不会改变，保持关断状态。由于M1输出正常，C3会继续充电，达到Q3阀值后，Q3导通，J1的驱动绕组中有电流流过，J1吸合接通，M1与负载连接，为负载提供电力。
当M1发生故障时，M1输出电压消失，C1放电，Q1关断，M2的ON/OFF端子被拉高，M2打开，M2输出建立；C3放电，Q3关断，J1驱动绕组中电流消失，J1切换为关断状态，M1与负载断开。同时M2的+Vout通过R4为C2充电，通过R4和R8为C4充电，Q2先导通，将M1的ON/OFF端子接地，M1彻底关闭；Q4导通，J2的驱动绕组中有电流流过，J2吸合接通，M2与负载连接，为负载提供电力。
电源支持热插拔，此时可以在线更换故障的M1电源。当M2再发生故障时，可以按照上述工作过程再切换回新更换的M1为负载供电。只要保证及时更换故障电源，这种切换功能可以一直保持下去，保证系统不间断供电。
在系统直流输入端设置电池单元，当系统输入端供电出现问题时，提供应急电力。
在系统直流输出端设置电池单元，当工作电源出现故障，备份电源也出现故障无法启动时，J1和J2均为关断状态，将M1和M2与负载隔开，由输出端电池单元为负载提供应急电力。
通过以上方法，显著提高了直流供电系统的容灾能力，保证系统在各种故障情况下不间断供电。
Claims (2)
1.不间断直流供电系统，其特征在于，在直流供电系统中，使用两台具有遥控开关功能并且支持热插拔的DC-DC电源，通过检测电路控制电源的遥控开关部分，实现两台电源的切换，同时在直流输入部分和直流输出部分都设置电池单元，提供应急电力，这样在各种故障情况下，供电系统可以保证不间断供电；系统电路是由DC-DC电源M1、M2，电池单元B1、B2，继电器J1、J2，三极管Q1-Q4，电阻R1-R10，电容C1-C4组成，其中电池单元的正负极与直流输入的正负线连接，电池单元B2正负极与直流输出的正负线连接，DC-DC电源M1、M2的1、2脚与直流输入线连接，DC-DC电源M1、M2的1脚还分别于继电器J1、J2的3脚连接，4脚分别与继电器J1、J2的1脚连接，2脚与5脚并接直流输出负极线，3脚分别串接电阻R1、R2与直流输入正极线连接，继电器J1、J2的2脚并接直流输出正极线，继电器J1、J2的4脚分别接三极管Q3、Q4的集电极，三极管Q3、Q4的发射机并接直流输出负极线或地线，三极管Q3的基极串电阻R9、R7、R5接三极管Q1的基极，三极管Q4的基极串电阻R10、R8、R6接三极管Q2的基极，三极管Q1、Q2的发射极并接地，三极管Q1的集电极接DC-DC电源M2的3脚，三极管Q2的集电极接DC-DC电源M1的3脚，电阻R3电容C1并接地线与电阻R5R7的链接点之间，电容C3连接地线与电阻R7、R9的链接点，电阻R4电容C2并接电阻R6、R8的连接点与地线之间，电容C4接地线与电阻R8、R10连接点之间；
供电系统工作过程为：系统上电，Q1和Q2为关断状态，+Vin通过上拉电阻R1和R2将两台电源的ON/OFF端拉为高电平，M1和M2启动，输出建立，但由于J1和J2初始状态为关断，电源输出并未与负载连接，此时M1的+Vout通过R3为C1充电同时通过R3和R7为C3充电，M2的+Vout通过R4为C2充电同时通过R4和R8为C4充电；由于R3＜R4＜R3+R8＜R4+R7，C1充电最快，电压会最先达到三极管的导通阀值，Q1先导通，将M2的ON/OFF端子接地，M2关闭，输出消失，C2和C4充电停止，Q2和Q4不会导通，M1的ON/OFF端子仍为高电平，M1输出正常，J2状态也不会改变，保持关断状态。由于M1输出正常，C3会继续充电，达到Q3阀值后，Q3导通，J1的驱动绕组中有电流流过，J1吸合接通，M1与负载连接，为负载提供电力；
当M1发生故障时，M1输出电压消失，C1放电，Q1关断，M2的ON/OFF端子被拉高，M2打开，M2输出建立；C3放电，Q3关断，J1驱动绕组中电流消失，J1切换为关断状态，M1与负载断开，同时M2的+Vout通过R4为C2充电，通过R4和R8为C4充电，Q2先导通，将M1的ON/OFF端子接地，M1彻底关闭；Q4导通，J2的驱动绕组中有电流流过，J2吸合接通，M2与负载连接，为负载提供电力；
电源支持热插拔，此时在线更换故障的M1电源，当M2再发生故障时，按照上述工作过程再切换回新更换的M1为负载供电，只要保证及时更换故障电源，这种切换功能可以一直保持下去，保证系统不间断供电。
2.根据权利要求1所述的不间断直流供电系统，其特征在于，在系统直流输入端设置电池单元，当系统输入端供电出现问题时，提供应急电力；在系统直流输出端设置电池单元，当工作电源出现故障，备份电源也出现故障无法启动时，J1和J2均为关断状态，将M1和M2与负载隔开，由输出端电池单元为负载提供应急电力，满足在各种故障情况下，为供电系统不间断供电。
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