CN108111000A - 一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路 - Google Patents

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褚全红
范燕朝
刘涛
张永青
董新宇
和龙
况涪洪
姚素娟
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Abstract

本发明提供了一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路，包括两路多级稳压输出结构，每路所述多级稳压输出结构由一个电源模块和多个稳压集成电路依次串联构成，电源模块和多个稳压集成电路的输出电压递减，多级稳压输出结构中除了最后一级的其他的稳压集成电路的输出端均是通过一个二极管连接另一路对应级别的稳压集成电路的输出端；每个电源模块和每个稳压集成电路的输出端构成此供电电路的一路输出。本发明通过对电源电路模型与结构的合理布局与设计，通过横向逐级串联的设计模式，实现了电源应力集中的分散性功能，提高了电源供电技术的工作效率；通过纵向冗余的设计模式，实现了电源供电技术的双保险功能，保证了电源供电的可靠性。

Description

一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路
技术领域
本发明属于电源电路设计技术领域，尤其是涉及一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路。
背景技术
在所有的智能设备、工业控制、测试技术等技术领域，都离不开电源的设计。电源是所有电子产品的核心，电源故障、电源供电不良都直接影响着产品的功能与性能。在进行产品故障模式、影响及危害性分析(FMECA)分析时，电源故障往往属于又单点故障(引起产品的故障且没有冗余或替代的工作程序作为补救的局部故障)。可以说，电源是产品核心中的核心，而电源故障又是产品的致命因素。
传统的电源供电设计往往具有单路、单级、独立的供电特点，电源模块承受的电压应力高、一路故障系统瘫痪的局面，可靠性低，难以满足高可靠性需求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路，以实现供电电源的高可靠性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路，包括：初级稳压电源模块U1/U2、二级稳压集成电路U3/U4、三级稳压集成电路U5/U6以及二极管D1/D2/D3/D4/D5；
横向看，所述外部电源输入与初级稳压电源模块U1/U2的输入端相连；U1/U2的输出端分别与二级稳压集成电路U3/U4的输入端相连；U3/U4的输出端分别与三级稳压集成电路U5/U6的输入端相连。
纵向看，所述初级稳压电源模块U1的输出端通过二极管D1与二级稳压集成电路U4的输入端相连；初级稳压电源模块U2的输出端通过二极管D2与二级稳压集成电路U3的输入端相连；二级稳压集成电路U3的输出端通过二极管D3与三级稳压集成电路U6的输入端相连；二级稳压集成电路U4的输出端通过二极管D4与三级稳压集成电路U5的输入端相连；三级稳压集成电路U5的输出端通过二极管D5与三级稳压集成电路U6的输出端相连。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)采用冗余设计模式，既能保证每个器件的输入源信号冗余，又能实现每个器件的输出负载冗余；
(2)采用逐级电压降低的串联端接方式，能够提高电源的工作效率，避免单级稳压电路由于输入输出电压差大而造成的浪费；
(3)使用较少的元器件实现多路的输出供电电源；
(4)因采用了冗余设计技术，电源供电可靠性大大提高，特别适用于安全要求高的系统或设备；
(5)成本低，串联短接(端接)方式仅使用两个价格昂贵的电源模块，更多的使用了成本较低的稳压集成电路；
(6)电源芯片承受的电压应力降低，其工作安全系数高。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例的一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路，如图1所示，包括两路多级稳压输出结构，每路所述多级稳压输出结构由3个输出电压递减的稳压集成电路串联构成；具体为初级稳压电源模块U1/U2、二级稳压集成电路U3/U4、三级稳压集成电路U5/U6；
本方案中，共产生6路系统电源输出，其中：2路12V电源为冗余设计；2路5V电源为冗余设计；1路2.6V电源为冗余设计；1路3.3V电源不冗余设计。
外部电源输入与初级稳压电源模块U1/U2的输入端相连；初级稳压电源模块U1/U2的输出端分别与二级稳压集成电路U3/U4的输入端相连；二级稳压集成电路U3/U4的输出端分别与三级稳压集成电路U5/U6的输入端相连。
所述初级稳压电源模块U1的输出端通过二极管D1与二级稳压集成电路U4的输入端相连；初级稳压电源模块U2的输出端通过二极管D2与二级稳压集成电路U3的输入端相连；二级稳压集成电路U3的输出端通过二极管D3与三级稳压集成电路U6的输入端相连；二级稳压集成电路U4的输出端通过二极管D4与三级稳压集成电路U5的输入端相连；三级稳压集成电路U5的输出端通过二极管D5与三级稳压集成电路U6的输出端相连。
所述初级稳压电源模块U1/U2选用输出电压为12V的宽供电范围的稳压电源模块，用于产生12V的系统电源。
所述二级稳压集成电路U3/U4选用输出电压为5V的低压差稳压集成电路，用于产生5V的系统电源。
所述三级稳压集成电路U5选用输出电压为3.3V的低压差稳压集成电路，用于产生3.3V的系统电源。
所述三级稳压集成电路U6选用输出电压为2.6V的低压差稳压集成电路，用于产生2.6V的系统电源。
所述二极管D1/D2选用低电压降的肖特基二极管，用于产生主、辅交叉冗余的12V电源通道。
所述二极管D3/D4选用低电压降的肖特基二极管，用于产生主、辅交叉冗余的5V电源通道。
所述二极管D5选用快恢复整流二极管，用于产生主、辅交叉冗余的2.6V电源通道。
本发明通过对电源电路模型与结构的合理布局与设计，通过横向逐级串联的设计模式，实现了电源应力集中的分散性功能，提高了电源供电技术的工作效率；通过纵向冗余的设计模式，实现了电源供电技术的双保险功能，保证了电源供电的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路，其特征在于：包括两路多级稳压输出结构，每路所述多级稳压输出结构由一个电源模块和多个稳压集成电路依次串联构成，电源模块和多个稳压集成电路的输出电压递减；两路电源模块的输入端连接一个外部电源输入端；
其中一路多级稳压输出结构的最后一级的稳压集成电路的输出端通过一个二极管连接另一路的最后一级的稳压集成电路的输出端；每路电源模块的输出端通过一个二极管连接另一路电源模块的输出端，多级稳压输出结构中除了最后一级的其他的稳压集成电路的输出端均是通过一个二极管连接另一路对应级别的稳压集成电路的输出端；每个电源模块和每个稳压集成电路的输出端构成此供电电路的一路输出。
2.根据权利要求1所述的一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路，其特征在于：其中一路多级稳压输出结构的最后一级的稳压集成电路的输出端通过一个快恢复整流二极管连接另一路的最后一级的稳压集成电路的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种高效率的多路电源嵌套与冗余供电电路，其特征在于：每路所述多级稳压输出结构由一个电源模块和2个稳压集成电路依次串联构成，共产生6路电源输出，其中，处于初级的两个电源模块的输出为12V，处于二级的稳压集成电路的输出均为5V，处于三级的两个稳压集成电路的输出分别为3.3V和2.6V。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009223476A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Fujitsu Ltd 多出力電源回路の設計方法及び多出力電源回路の設計装置
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