CN103576588A - 提高冗余电路使用效率的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高冗余电路使用效率的系统，设置于主供电系统和备份供电系统之间，包括依次连接的可调整时钟产生逻辑单元、逻辑控制中心单元、逻辑驱动控制单元、互锁逻辑控制单元和驱动电路单元，所述驱动电路单元向受电设备传送电信号，所述主供电系统、所述备份供电系统分别向所述逻辑控制中心单元、所述驱动电路单元传送信号。本发明系统采用简单的硬件电路，同时轮询方式使主电源和备份电源在同等的条件下工作，冗余不会处于闲置状态，同时又在不影响设备的任何功能的情况下，将电源的故障率降低一半。
Description
技术领域
本发明涉及冗余电源设计技术，尤其涉及一种提高冗余电路使用效率的系统。
背景技术
针对目前市场上很多工业控制，生产流水线等实时控制，很多设备要求采用数据和电源都冗余备份设计的方式来保证设备的连续工作。在很多环境中，要求通过设备必须不间断的工作，来实现设备的持续运行和网络的不间断。但是更多的时候冗余备份电路在正常态的情况下，冗余电路的资源都处于一种空闲状态，有的甚至在设备的使用周期结束，备份电路都没有使用过。一般的解决方式是采用UPS供电，或者是在设备中采用双电源冗余设计。针对双电源冗余设计的产品来说，冗余备份的电源在常规的情况下都处于闲置状态，只有在少数情况下冗余电源才会发挥作用，造成资源的极大浪费。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种提高冗余电路使用效率的方法，采用轮询的方式动态的来分配主电源和备份电源负载，这样使得在提升备份电源的利用率的同时也降低了主电源的使用频率，能够有效地减少主电源的故障率。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种提高冗余电路使用效率的系统，设置于主供电系统和备份供电系统之间，其中，包括依次连接的可调整时钟产生逻辑单元、逻辑控制中心单元、逻辑驱动控制单元、互锁逻辑控制单元和驱动电路单元，所述驱动电路单元向受电设备传送电信号，所述主供电系统、所述备份供电系统分别向所述逻辑控制中心单元、所述驱动电路单元传送信号。
上述提高冗余电路使用效率的系统，其中，还包括声光报警单元，所述声光报警单元与所述逻辑控制中心单元连接。
上述提高冗余电路使用效率的系统，其中，所述声光报警单元采用一光耦隔离来驱动一继电器实现对控制信号的开关来实现声光信号的开通和断开。
上述提高冗余电路使用效率的系统，其中，所述可调整时钟产生逻辑单元产生一个频率为300KHz，占空比为50%的方波。
上述提高冗余电路使用效率的系统，其中，所述逻辑控制中心单元包括依次连接的隔离电路、电源在位信号检测电路、微处理器和切换信号输出电路，还包括转换时钟检测电路和告警信号输出电路，所述转换时钟检测电路输出信号至所述微处理器，所述微处理器连接至所述告警信号输出电路。
上述提高冗余电路使用效率的系统，其中，所述可调整时钟产生逻辑单元由单稳态逻辑电路构成。
与已有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明能有效提高冗余电源的利用率，杜绝很多产品中的冗余电源产品，主电源使用频率和负载过高，但是备份电源却处于空闲状态的现象。
附图说明
图1是本发明提高冗余电路使用效率的系统结构示意框图；
图2是本发明提高冗余电路使用效率的系统的声光报警单元的结构示意图；
图3是本发明提高冗余电路使用效率的系统的可调整时钟产生逻辑单元的电路结构示意图；
图4是本发明提高冗余电路使用效率的系统的逻辑控制中心单元的结构示意框图；
图5是本发明提高冗余电路使用效率的系统的互锁逻辑控制单元的结构示意图；
图6是本发明提高冗余电路使用效率的系统的驱动电路单元的功能示意图。
具体实施方式
下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提高冗余电路使用效率的系统设置于主供电系统和备份供电系统之间，主供电系统和备份供电系统同时有效。系统包括依次连接的可调整时钟产生逻辑单元、逻辑控制中心单元、逻辑驱动控制单元、互锁逻辑控制单元和驱动电路单元，驱动电路单元向受电设备传送电信号，主供电系统、备份供电系统分别向逻辑控制中心单元、驱动电路单元传送信号。
另外，本系统还包括声光报警单元，声光报警单元与逻辑控制中心单元连接。在优选实施例中，如图2所示，声光报警单元采用一光耦隔离来驱动一继电器实现对控制信号的开关，因为告警的系统信号需要和外界的声光信号做隔离来实现系统的安全性，因此采用光耦隔离来驱动继电器实现对控制信号的开关来实现声光信号的开通和断开。
可调整时钟产生逻辑单元会产生一个频率为300KHz，占空比为50%的方波输送给逻辑控制中心单元，具体由单稳态逻辑电路构成，由图3所示，可调整时钟产生逻辑单元采用单稳态逻辑芯片中RC的充放电时间来实现时钟频率的调整。
如图4所示，逻辑控制中心单元包括依次连接的隔离电路、电源在位信号检测电路、微处理器和切换信号输出电路，还包括转换时钟检测电路和告警信号输出电路，转换时钟检测电路输出信号至微处理器，微处理器连接至告警信号输出电路。逻辑控制中心单元用隔离电路对高压电路作用，通过电源在位信号检测电路对电平的转换实现微处理器对高压电路的在位检测，微处理器用于检测转换时钟是否在既定的工作范围，根据切换时钟的频率来输出电源切换控制信号。另外，微处理器根据电源的在位信号来判定两路电源是否工作正常，如果不正常发出一个告警信号。
逻辑控制中心单元同时监控主供电系统和备份供电系统两路电源的输出电压以及输出电流。当电流超过额定电流或者电压跌落到阈值以下时，逻辑驱动控制单元发出告警信号给声光报警单元。声光告警单元当接收到来自逻辑控制中心单元的告警信号后，会产生一个驱动信号，驱动声光设备发出告警。逻辑驱动控制单元接收到逻辑控制中心单元的控制信号后，实现弱信号到强信号增强的功能，以适应后端大功率的器件的驱动。逻辑驱动控制单元信号最后是为了驱动快速关断MOS管来实现电路的通断，而MOS管的特性是开通的导通阻抗和驱动端的电压成正比，为了增加MOS的导通效率，在驱动端通过一个缓冲电路来增加驱动端电压。
如图5所示，互锁逻辑控制单元为了防止主供电系统和备份供电系统两路电源同时上电而损坏电源和供电设备，产生一个互锁逻辑控制信号，实现在主供电系统供电时，备份供电系统必须是断开状态，而在备份供电系统供电时，主供电系统必须为断开状态。经过互锁逻辑电路的输出控制信号1和输出控制信号2不会存在同时开或者关的状态。
驱动电路单元为开关电路，实现主供电系统和备份供电系统与受电设备的电路通断，功能示意如图6所示，开关电路就是采用低阻抗的MOS并联来实现大电流低阻抗的设计要求。
本发明系统采用简单的硬件电路，同时轮询方式使主电源和备份电源在同等的条件下工作，冗余不会处于闲置状态，同时又在不影响设备的任何功能的情况下，将电源的故障率降低一半。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (6)
1.一种提高冗余电路使用效率的系统，设置于主供电系统和备份供电系统之间，其特征在于，包括依次连接的可调整时钟产生逻辑单元、逻辑控制中心单元、逻辑驱动控制单元、互锁逻辑控制单元和驱动电路单元，所述驱动电路单元向受电设备传送电信号，所述主供电系统、所述备份供电系统分别向所述逻辑控制中心单元、所述驱动电路单元传送信号。
2.根据权利要求1所述提高冗余电路使用效率的系统，其特征在于，还包括声光报警单元，所述声光报警单元与所述逻辑控制中心单元连接。
3.根据权利要求2所述提高冗余电路使用效率的系统，其特征在于，所述声光报警单元采用一光耦隔离来驱动一继电器实现对控制信号的开关来实现声光信号的开通和断开。
4.根据权利要求1或2所述提高冗余电路使用效率的系统，其特征在于，所述可调整时钟产生逻辑单元产生一个频率为300KHz，占空比为50%的方波。
5.根据权利要求4所述提高冗余电路使用效率的系统，其特征在于，所述逻辑控制中心单元包括依次连接的隔离电路、电源在位信号检测电路、微处理器和切换信号输出电路，还包括转换时钟检测电路和告警信号输出电路，所述转换时钟检测电路输出信号至所述微处理器，所述微处理器连接至所述告警信号输出电路。
6.根据权利要求1所述提高冗余电路使用效率的系统，其特征在于，所述可调整时钟产生逻辑单元由单稳态逻辑电路构成。
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