CN109193922A - 一种防止冗余电源输出倒灌的供电电路 - Google Patents

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杨进候
张静
王贵奇
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Abstract

本发明专利提供一种防止冗余电源输出倒灌的供电电路，在冗余电源与负载之间设置防止输出倒灌的电路，当电源系统按程序流程分时输出电压时，防止输出倒灌的电路将已经停止工作的电源回路断开，起到保护电源的作用。本发明专利同传统现有防倒灌电路相比具有，体积小、功耗低、发热量小等特点，能够达到提高多个冗余电源长时间持续使用，且可靠工作的目的。

Description

一种防止冗余电源输出倒灌的供电电路
技术领域
本发明涉及电源供电与切换技术领域，尤其是存在有多电源低损耗、高可靠性不间断冗余供电与切换使用的应用方向。
背景技术
现阶段，工业与电气控制领域为实现不间断长时间持续工作，采用多路冗余电源供电，在不同的供电电源间切换时存在一定时间段的多电源并行供电过程，且会根据电源并联均流特性实现不同大小的电流输出与配给。特殊工况下，多输入电源中各路电源的输入范围差异较大，因此在多输入电源切换供电时后级电路需要承受较宽的输入电源电压范围，且各路输入电源需有较好的防倒灌措施以保护自身不受其他输入电源的影响与危害。另外，在多输入电源并行供电的切换过程中，冗余电源防倒灌供电电路需具有较好的动态实时响应能力，能够快速响应供电电源切换所带来的电压、电流冲击。
目前，冗余电源供电大多采用串联二极管的方式实现防倒灌功能，利用二极管的单项导通特性，当其中一路供电电源断开时不会影响供电系统的工作，同时还能防止供电电源间的相互反灌影响。
二极管冗余电源防倒灌供电电路具有结构形式简单、元器件少的显著特点，但是也存在以下诸多缺点：
a)在电子元器件国产化选型的要求下，国产二极管正向导通时的管压降仍为0.3V～0.7V，管压降较大；
b)在电源大电流供电时，二极管自身功耗大、发热量大、整体效率偏低；
c)大功率二极管体积大，占用电路空间尺寸大。
因此，对二极管的可靠性要求较高，且成为产品供电环节中的一个关键点。同时，相对较大的二极管功耗增加了产品热设计难度，为保证热量可靠传导至壳体，必然增大产品的结构空间尺寸。
发明内容
要解决的技术问题
为解决冗余电源防倒灌供电时存在功率损耗大、发热量大，影响产品稳定、可靠工作的缺点，本发明实施提供了一种防止冗余电源倒灌的供电电路，以实现冗余供电场合产品全过程低损耗、低发热供电，从而大幅提高供电系统稳定性和可靠性。
技术方案
一种应用于防止冗余电源输出倒灌的供电电路，其特征在于包括多个冗余电源控制模块和多个双NMOS电路，多个电源的数量和多个防止冗余电源输出倒灌的供电电路数量相同且一一对应，通过冗余电源控制模块比较输入输出端两点电压控制双MOS电路工作状态；第一个NMOS的源极S1端连接输入端，第一个NMOS的漏极D1端接第二个NMOS的漏极D2端，第二个NMOS的源极连接输出端；冗余电源控制模块分别接入供电电路输入端和输出端进行比较，控制端分别接入第一个NMOS的栅极G1和第二个NMOS的栅极G2；当输入端接入一路输入电源时，输入端电压高于输出端电压，冗余电源控制电路控制双NMOS管导通，电流流经途径是“输入->S1->D1->D2->S2->输出”；当另外一路/多路输入电源接入时，输出电压可能高于第一路输入电源电压，此时冗余电源控制电路控制NMOS关断源、漏极通路，内部二极管V1、V2实现反向阻断功能，双MOSFET管反向连接结构保证MOSFET管内部二极管对接，实现主动关断电流通路的目的。
所述的冗余电源控制电路选用LM74700/LM74610。
有益效果
本发明涉及一种防止冗余电源输出倒灌的供电电路，在冗余电源与负载之间设置防止输出倒灌的电路，当电源系统按程序流程分时输出电压时，防止输出倒灌的电路将已经停止工作的电源回路断开，起到保护电源的作用。本发明同传统现有防倒灌电路相比具有体积小、功耗低、发热量小等特点，能够达到提高多个冗余电源长时间持续使用，且可靠工作的目的。
附图说明
图1为本发明实施提供的防止冗余电源倒灌的供电电路结构框图；
图2为本发明实施中双NMOS防倒灌电路图。
图3为冗余电源控制电路的具体实施方式
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明实施一种应用于防止冗余电源输出倒灌的供电电路，包括多个冗余电源控制模块和多个双NMOS电路，其特征在于：多个电源的数量和多个防止冗余电源输出倒灌的供电电路数量相同且一一对应，通过冗余电源控制模块比较输入输出端两点电压控制双MOS电路工作状态。
详情请参见图1，图1展示了本发明实施提供的防止冗余电源倒灌的供电电路结构框图，该电路具有多个电源和多个防止冗余电源输出倒灌的供电电路组成，且数量一一对应。
每一路电源均接入防止冗余电源倒灌的供电电路，通过比较输入输出两端电压实现双NMOS电路的导通关闭，保证该回路不受其他电源影响，同时当该回路故障时起到隔离作用。
双NMOS电路防倒灌电路如图2所示，输入端接第一个NMOS的源极S1端，第一个NMOS的漏极D1端接第二个NMOS的漏极D2端，第二个NMOS的源极接输出端；冗余电源控制模块分别接入供电电路输入端和输出端进行比较，控制端分别接入第一个NMOS的栅极G1和第二个NMOS的栅极G2。
MOSFET管为电压控制器件，通过栅极电压的大小调整改变内部感应电场生成的导电沟道厚度，达到控制漏极电流大小的目的，导电沟道相当于无极性的等效电阻，因此MOSFET管的电流流动具有双向性。
当输入端接入一路输入电源时，输入端电压高于输出端电压，冗余电源控制电路控制双MOSFET管导通，电流流经途径是“输入->S1->D1->D2->S2->输出”；当另外一路/多路输入电源接入时，输出电压可能高于第一路输入电源电压，此时冗余电源控制电路控制MOSFET关断源、漏极通路，内部二极管实现反向阻断功能，双MOSFET管反向连接结构保证MOSFET管内部二极管对接，实现主动关断电流通路的目的。
其中冗余电源控制电路的实现形式如图3所示，选用LM74700/LM74610，其中G1、D1、D2连接LM74700/LM74610，G2通过软件进行控制，第一个NMOS为自动控制，第二个NMOS为软件控制，实现防倒灌的冗余电源控制。

Claims (2)

1.一种应用于防止冗余电源输出倒灌的供电电路，其特征在于包括多个冗余电源控制模块和多个双NMOS电路，多个电源的数量和多个防止冗余电源输出倒灌的供电电路数量相同且一一对应，通过冗余电源控制模块比较输入输出端两点电压控制双MOS电路工作状态；第一个NMOS的源极S1端连接输入端，第一个NMOS的漏极D1端接第二个NMOS的漏极D2端，第二个NMOS的源极连接输出端；冗余电源控制模块分别接入供电电路输入端和输出端进行比较，控制端分别接入第一个NMOS的栅极G1和第二个NMOS的栅极G2；当输入端接入一路输入电源时，输入端电压高于输出端电压，冗余电源控制电路控制双NMOS管导通，电流流经途径是“输入->S1->D1->D2->S2->输出”；当另外一路/多路输入电源接入时，输出电压可能高于第一路输入电源电压，此时冗余电源控制电路控制NMOS关断源、漏极通路，内部二极管V1、V2实现反向阻断功能，双MOSFET管反向连接结构保证MOSFET管内部二极管对接，实现主动关断电流通路的目的。
2.根据权利要求1所述的一种应用于防止冗余电源输出倒灌的供电电路，其特征在于所述的冗余电源控制电路选用LM74700/LM74610。
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