CN105471086A - 一种冗余电源系统和电流调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种冗余电源系统，包括：第一恒流源和第二恒流源，第一恒流源包括：第一故障检测电路和第一电流调节电路，第二恒流源包括：第二故障检测电路和第二电流调节电路；第一故障检测电路用于检测到第二恒流源发生故障时，向第一电流调节电路发送第一电流调节信号；第一电流调节电路用于根据第一电流调节信号将第一恒流源的输出电流值调节为I1+I2；第二故障检测电路用于检测到第一恒流源发生故障时，向第二电流调节电路发送第二电流调节信号；第二电流调节电路根据第二电流调节信号调节将第二恒流源的输出电流值调节为I1+I2。本发明实施例还公开了一种电流调节方法。采用本发明，能充分备用电源的工作能力，提高可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其涉及一种冗余双电源系统和电流调节方法。
背景技术
冗余电源应用于高可靠性的场合，现有技术中的冗余电源方案为：设置主用电源和备用电源，在正常情况下，主用电源为负载提供工作电压，备用电源不工作，在主用电源发生故障不能正常使用时，更换为备用电源继续工作，备用电源为负载提供工作电压。从上述可以看出，现有技术冗余电源存在的问题是：主用电源正常工作时，备用电源处理闲置状态，造成浪费。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种冗余电源系统和电流调节方法。可解决现有技术中备用电源闲置的问题，提高电源系统的可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种冗余电源系统，包括：
第一恒流源和所述第二恒流源，
所述第一恒流源和所述第二恒流源并联连接，所述第一恒流源和所述第二恒流源的控制端连接，所述第一恒流源和所述第二恒流源均在正常工作时，所述第一恒流源的输出电流值为I1，所述第二恒流源的输出电流值为I2；所述第一恒流源包括：第一故障检测电路和第一电流调节电路，所述第二恒流源包括：第二故障检测电路和第二电流调节电路；
所述第一故障检测电路用于检测到所述第二恒流源发生故障时，向所述第一电流调节电路发送第一电流调节信号；
所述第一电流调节电路用于接收所述第一电流调节信号，并根据所述第一电流调节信号将所述第一恒流源的输出电流值调节为I1+I2；
所述第二故障检测电路用于检测到所述第一恒流源发生故障时，向所述第二电流调节电路发送第二电流调节信号；
所述第二电流调节电路接收所述第二电流调节信号，并根据所述第二电流调节信号将所述第二恒流源的输出电流值调节为I1+I2。
相应地，本发明实施例还提供了一种电流调节方法，包括：
第一恒流源和第二恒流源并联，所述第一恒流源和所述第二恒流源均在正常工作时，所述第一恒流源的输出电流值为I1，所述第二恒流源的输出电流值为I2，所述方法包括：
所述第一恒流源检测到所述第二恒流源发生故障时，将输出电流值调节为I1+I2；
所述第二恒流源检测到所述第一恒流源发生故障时，将输出电流值调节为I1+I2。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
第一恒流源和第二恒流源共同为负载提供输出电流，在第一恒流源和第二恒流源中一个发送故障时，未发生故障的恒流源自动调节自身的输出电流值，使调节后的输出电流值确保负载正常工作，充分利用备用电源的工作能力，提高冗余电源系统的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种冗余电源系统的结构框图；
图2是本发明实施例提供的一种冗余电源系统的另一结构框图；
图3a是图2中第一故障检测电路的电路结构图；
图3b是图2中第一电流调节电路的电路结构图；
图4是本发明实施例提供的一种电流调节方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，为本发明实施例提供的一种冗余电源系统的结构框图，在本发明实施例中，冗余电源系统包括：第一恒流源12和第二恒流源13，其中，第一恒流源12和第二恒流源13为并联连接，即第一恒流源12和第二恒流源13二者的输入端口相互连接，第一恒流源12和第二恒流源13二者的输出端口也相互连接，第一恒流源12包括第一故障检测电路121和第一电流调节电路122，第二恒流源13包括第二故障检测电路131和第二电流调节电路132，第一恒流源12具有控制端，第二恒流源13具有控制端，控制端用于收发控制信号。
下面以市电转换直流的场景为本发明实施例的冗余电源系统的原理进行说明：第一恒流源12和第二恒流源均跨接在交流市电的L极和N极之间，第一恒流源12和第二恒流源13将交流电压转换为直流电流进行输出，第一恒流源12和第二恒流源13二者均正常工作时，第一恒流源12的输出电流值为I1，第二恒流源的输出电流值为I2，二者为负载14提供I1+I2的输出电流。第一故障检测电路121检测到第二恒流源13发生故障时，向第一电流调节电路122发出第一电流调节信号，第二恒流源13发生故障后，其输出电流值为0，第二恒流源13发生的故障类型可以为：开路、短路、过压、过流和过温中的一种或多种，第一电流调节信号可以是PWM信号，第一电流调节电路122接地第一电流调节信号，将第一恒流源12的输出电流值由I1调节为I1+I2，调节后，负载14得到的输出电流仍然保持I1+I2不变，这样能保证负载14正常工作，电源系统的可靠性高。
第二故障检测电路131检测到第一恒流源12发生故障时，向第二电流调节电路132发生第二电流调节信号，第一恒流源12发生故障后，其输出电流值为0，第一恒流源的故障类型包括但不限于：开路、短路、过压、过流和过温中的一种或多种；第二电流调节信号可以为PWM信号，第二电流调节电路132接收第二电流调节信号，根据第二电流调节信号将第二恒流源的输出电流值由I2调节为I1+I2，这样负载14得到的输出电流仍然保持I1+I2不变，负载能正常工作，冗余电源系统的可靠性高。
从上述实施例可以看出，第一恒流源和第二恒流源共同为负载提供输出电流，在第一恒流源和第二恒流源中一个发送故障时，未发生故障的恒流源自动调节自身的输出电流值，使调节后的输出电流值确保负载正常工作，充分利用备用电源的工作能力，提高冗余电源系统的可靠性。
参见图2、图3a和图3b，为本发明实施例提供的一种冗余电源系统的另一结构示意图，在本发明实施例中，冗余电源系统包括第一恒流源22和第二恒流源23，第一恒流源22和第二恒流源23二者均正常工作时输出电流值分别为I1和I2，第一恒流源22包括第一故障检测电路221和第一电流调节电路222，第二恒流源23包括第二故障检测电路231和第二电流调节电路232，第一恒流源22的控制端包括第一检测端DET和第一运行端RUN，第二恒流源23的控制端包括第二检测端DET和第二运行端RUN，第一检测端和第一运行端设置在第一故障检测电路上，第二检测端和第二运行端设置在第二故障检测电路231上，第一检测端和第二运行端电连接，第一运行端和第二检测端电连接，第一检测模块221在第一检测端上检测到第二运行端输出为低电平时，确定第一恒流源发生故障，向第一电流调节电路222发出第一电流调节信号，第一电流调节电路222接收第一电流调节电路检测第一恒流源22的输出电流值调节为I1+I2。第二故障检测电路231在第二检测端上检测到第一运行端输出低电平时，向第二电流调节电路232发送第二电流调节信号，第二电流调节电路232接收第二电流调节信号，将第二恒流源23的输出电流值调节为I1+I2。
参见图3a和图3b，为第一故障电路221和第一电流调节电路222的具体电路结构图，第一故障检测电路221包括微控制器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1，其中，微控制器U1可以是8位单片机。
第一故障检测电路中元器件的连接关系为：微控制器U1的第一IO引脚通过第一电阻R1连接第二恒流源的第二检测端DET，微控制器U1的第二IO引脚通过第二电阻R2与第一电流调节电路222连接，微控制器U1的第三IO引脚通过第三电阻R3与第二恒流源23的第二运行端RUN连接，第一电容C1的一端连接微控制器U1的第三IO引脚，第一电容C1的另一端接地。
第一电流调节电路222包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、运算放大器U2。
第一电流调节电路222中元器件的连接关系为：第四电阻R4和第二电容C2串联后跨接在运算放大器U2的负输入端和输出端之间；第三电容C3的一端与运算放大器U2的输出端连接，第三电容C3的另一端分别通过第五电阻R5接地和通过第四电容C4接地，第五电容C5的一端与运算放大器U2的正输入端相连，第五电容C5的另一端接地；第六电阻R6与第五电容C5并联，第七电阻R7的一端与运算放大器U2的正输入端相连，第七电阻R7的另一端通过第二电阻R2与微控制器U2的第二IO引脚相连。可选的，第一电流调节电路222还包括：第八电阻R8、第九电阻R9、滑动变阻器VR1和温控开关SW-PB，其中，第八电阻R8与温控开关SW-PB串联后与第六电阻R6并联，第九电阻R9和滑动变阻器VR1串联后连接在第七电阻R7和第二电阻R2之间。
在本发明的一些实施例中，第一恒流源22和第二恒流源23均在正常工作时输出电流值相等，即I1＝I2，第一恒流源22和第二恒流源23的电路结构相同，电气参数也相同，第二恒流源23的电路结构可参照图3a和图3b的描述，此处不再赘述。
本发明实施例的冗余电源系统的工作原理为：第一恒流源22和第二恒流源23两者均正常工作时，第一恒流源22在第一检测端DET上检测到第二恒流源23的第二运行端RUN上输出高电平，第二恒流源23在第二检测端DET上检测到第一恒流源的第一运行端RUN上输出高电平。当第二恒流源23发生故障时，例如开路、短路等，第二恒流源23就没有输出电流，第二恒流源23的微控制器就没有输出，第一恒流源22的微控制器U1在第一检测端上检测到低电平，通过ADJ端向第一电流调节电路222发送第一电流调节信号，第一电流调节信号可为预设占空比的PWM信号，第一电流调节信号为参考电平，增加参考电平的值，第一电流调节电路222的输出电流值会增加，具体增加的幅度根据PWM信号的占空比来调节。同时，温控开关起过温保护作用，在温控开关SW-PB的温度超过预设值时，自动断开连接，减小电流输出值。
同样的，第二恒流源23检测到微控制器U1的第一运行端RUN上输出低电平时，也采用上述方法控制自身的输出电流值增大为I1+I2，具体原理此处不再赘述。
从上述实施例可以看出，第一恒流源和第二恒流源共同为负载提供输出电流，在第一恒流源和第二恒流源中一个发送故障时，未发生故障的恒流源自动调节自身的输出电流值，使调节后的输出电流值确保负载正常工作，充分利用备用电源的工作能力，提高冗余电源系统的可靠性。
参见图4，本发明实施例还提供可一种电流调节方法，在本发明实施例中，电流调节方法包括：
S401、第一恒流源检测到第二恒流源发生故障时，将输出电流值调节为I1+I2。
S402、第二恒流源检测到第一恒流源发生故障时，将输出电流值调节为I1+I2。
具体的，第一恒流源和第二恒流源采用并联的方式为负载提供工作电流，第一恒流源和第二恒流源都正常工作时，第一恒流源的输出电流值为I1，第二恒流源的输出电流值为I2，第一恒流源检测到第二恒流源发生故障时，将输出电流值调节为I1+I2，继续为负载提供正常工作的工作电流；第二恒流源检测到第一恒流源发生故障时，将输出电流值调节为I1+I2，继续为负载提供正常工作的工作电流，提供电路的可靠性。
可选的，，所述第一恒流源检测到所述第二恒流源发生故障时包括：所述第一恒流源检测到所述第二恒流源输出电流值小于预设值时，确定所述第二恒流源发生故障；
所述第二恒流源检测到所述第一恒流源发生故障时包括：所述第二恒流源检测到所述第一恒流源的输出电流值小于预设值时，确定所述第一恒流源发生故障。其中，预设值接近为0。可选的，I1＝I2。
从上述实施例可以看出，第一恒流源和第二恒流源共同为负载提供输出电流，在第一恒流源和第二恒流源中一个发送故障时，未发生故障的恒流源自动调节自身的输出电流值，使调节后的输出电流值确保负载正常工作，充分利用备用电源的工作能力，提高冗余电源系统的可靠性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种冗余电源系统，其特征在于，包括：第一恒流源和所述第二恒流源，
所述第一恒流源和所述第二恒流源并联连接，所述第一恒流源和所述第二恒流源的控制端连接，所述第一恒流源的输出电流值为I1，所述第二恒流源的输出电流值为I2；所述第一恒流源包括：第一故障检测电路和第一电流调节电路，所述第二恒流源包括：第二故障检测电路和第二电流调节电路；
所述第一故障检测电路用于检测到所述第二恒流源发生故障时，向所述第一电流调节电路发送第一电流调节信号；
所述第一电流调节电路用于接收所述第一电流调节信号，并根据所述第一电流调节信号将所述第一恒流源的输出电流值调节为I1+I2；
所述第二故障检测电路用于检测到所述第一恒流源发生故障时，向所述第二电流调节电路发送第二电流调节信号；
所述第二电流调节电路接收所述第二电流调节信号，并根据所述第二电流调节信号将所述第二恒流源的输出电流值调节为I1+I2。
2.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述第一恒流源的控制端包括：第一检测端和第一运行端，所述第二恒流源的控制端包括第二检测端和第二运行端，所述第一检测端与所述第二运行端电连接，所述第一运行端与所述第二检测端电连接；
所述第一故障检测电路在所述第一检测端上检测到低电平时，确定所述第二恒流源发生故障；
所述第二故障检测电路在所述第二检测端上检测到低电平时，确定所述第一恒流源发生故障。
3.如权利要求1或2所述的电源系统，其特征在于，I1＝I2，所述第一恒流源和所述第二恒流源具有相同的电路结构。
4.如权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述第一故障检测电路包括微控制器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一电容，所述微控制器的第一IO引脚通过所述第一电阻连接所述第二恒流源的第二检测端，所述微控制器的第二IO引脚通过所述第二电阻与所述第一电流调节电路连接，所述微控制器的第三IO引脚通过所述第三电阻与所述第二恒流源的第二运行端连接，所述第一电容的一端连接所述微控制器的第三IO引脚，所述第一电容的另一端接地。
5.如权利要求4所述的电源系统，其特征在于，所述第一电流调节电路包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和运算放大器，其中，所述第四电阻和所述第二电容串联后跨接在所述运算放大器的负输入端和输出端之间；所述第三电容的一端与所述运算放大器的输出端连接，所述第三电容的另一端分别通过所述第五电阻接地和通过所述第四电容接地，所述第五电容的一端与所述运算放大器的正输入端相连，所述第五电容的另一端接地；所述第六电阻与所述第五电容并联，所述第七电阻的一端与所述运算放大器的正输入端相连，所述第七电阻的另一端通过所述第二电阻与所述微控制器的第二IO引脚相连。
6.如权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述第一电流调节电路还包括：第八电阻、第九电阻、滑动变阻器和温控开关，其中，所述第八电阻与所述温控开关串联后与所述第六电阻并联，所述第九电阻和所述滑动变阻器串联后连接在所述第七电阻和所述第二电阻之间。
7.如权利要求4-6任意一项所述的系统，其特征在于，所述为控制器为8位单片机。
8.一种输出电流调节方法，其特征在于，第一恒流源和第二恒流源并联，所述第一恒流源和所述第二恒流源均在正常工作时，所述第一恒流源的输出电流值为I1，所述第二恒流源的输出电流值为I2，所述方法包括：
所述第一恒流源检测到所述第二恒流源发生故障时，将输出电流值调节为I1+I2；
所述第二恒流源检测到所述第一恒流源发生故障时，将输出电流值调节为I1+I2。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一恒流源检测到所述第二恒流源发生故障时包括：所述第一恒流源检测到所述第二恒流源输出电流值小于预设值时，确定所述第二恒流源发生故障；
所述第二恒流源检测到所述第一恒流源发生故障时包括：所述第二恒流源检测到所述第一恒流源的输出电流值小于预设值时，确定所述第一恒流源发生故障。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，I1＝I2。
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |