CN109546872B - 并联叠加可无限扩充的电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种并联叠加可无限扩充的电源系统，包括有背板和电源单元；电源单元为至少两个并联的电源模块，每一电源模块具有第一交流输入端和第一直流输出端，背板具有一背板输出电路和用于连接交流市电的至少两并联的第二交流输入端，每一第二交流输入端与第一交流输入端连接，背板输出电路具有直流输入端和第二直流输出端，每一电源模块的第一直流输出端均通过一均流模块连接背板输出电路的相应每一直流输入端；其通过无限扩充的电源模块并联叠加，使得输出功率叠加，增大输出功率，尤其是，实现无限个电源模块并联均流输出，降低每个电源模块的电流负载，继而提高每个电源模块的可靠性和稳定性。

Description

并联叠加可无限扩充的电源系统
技术领域
本发明涉及一种电源技术领域，尤其是指一种并联叠加可无限扩充的电源系统。
背景技术
现有的电源一般为冗余电源，其采用双电源及外加电源模式，双电源中其一为主电源，另一为备用电源，假设主电源和备用电源为可输出500W功率，当两者一起工作时，主电源和备用电源各分担一半输出，即各250W功率，整体的输出功率500，当拆卸其中一个电源时，由另一电源独自承担500W功率输出；在大多数情形下，总输出功率是低于两个电源的最大可输出功率之和，实际上也是造成了电源浪费，电源配置成本高。还有，现有由有限个冗余电源组成的冗余系统，不能实现多个冗余电源的均流效果。
因此，本发明专利申请中，申请人精心研究了一种并联叠加可无限扩充的电源系统来解决上述问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术所存在不足，主要目的在于提供一种并联叠加可无限扩充的电源系统，其通过无限扩充的电源模块并联叠加，使得输出功率叠加，增大输出功率，在同样总输出功率的前提下，有效降低了电源配置成本，尤其是，实现无限个电源模块并联均流输出，降低每个电源模块的电流负载，继而提高每个电源模块的可靠性和稳定性。
为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：
一种并联叠加可无限扩充的电源系统，包括有背板和电源单元；
所述电源单元具有至少两个并联的电源模块，每一电源模块具有第一交流输入端和用于输出至少+12V直流电压的第一直流输出端，所述背板具有一背板输出电路和用于连接交流市电的至少两并联的第二交流输入端，每一第二交流输入端对应与一电源模块的第一交流输入端连接，所述背板输出电路具有直流输入端和用于输出至少+12V直流电压的第二直流输出端，每一电源模块的第一直流输出端均通过一均流模块共同连接背板输出电路的相应每一直流输入端。
作为一种优选方案，所述均流模块设置于背板上或者每一电源模块上。
作为一种优选方案，所述均流模块包括有均流控制芯片U1、MOS管Q7、电容C3、电容C7、电阻R3、电阻R7和电阻R8，所述均流控制芯片U1具有均流控制引脚1至均流控制引脚8，均流控制引脚1通过电阻R3连接第一直流输出端，均流控制引脚8通过电容C3连接均流控制引脚1，均流控制引脚2通过电阻R8接地，均流控制引脚1还通过电容C7接地，均流控制引脚3和均流控制引脚4均接地，均流控制引脚5通过电阻R7连接MOS管Q7的栅极，均流控制引脚6连接MOS管Q7的漏极，均流控制引脚7连接MOS管Q7的源极，MOS管Q7的源极连接第一直流输出端，MOS管Q7的漏极连接背板输出电路的直流输入端。
作为一种优选方案，所述均流模块还包括有并联MOS管Q7的至少一MOS管8。
作为一种优选方案，所述电源模块与背板之间为金手指插拔连接、螺合连接或公母插头组件连接。
作为一种优选方案，所述电源模块为AC-DC电源模块。
作为一种优选方案，所述背板输出电路包括直流电压输出电路、第一降压输出电路、第二降压输出电路、+5V输出电路和监控电路；
直流输入端分别连接第一降压输出电路、直流电压输出电路和监控电路，所述第一降压输出电路输出+5V SB；
所述监控电路分别连接直流电压输出电路、第二降压输出电路和+5V输出电路，所述直流电压输出电路连接第二直流输出端，所述+5V输出电路连接第一降压输出电路；
所述监控电路连接PS-ON信号控制端；
当PS-ON信号控制端为低电平时：
所述监控电路控制第二直流输出端输出至少+12V直流电压；所述监控电路控制第二降压输出电路输出3.3V和对应至少+12V直流电压的负电压；所述监控电路控制+5V输出电路将第一降压输出电路输出的+5V SB转换+5V直流电压。
作为一种优选方案，所述监控电路包括监控芯片IC1，监控芯片IC1具有监控引脚1至监控引脚8，所述监控引脚4连接PS-ON信号控制端；所述监控电路通过第一MOS管Q1连接直流电压输出电路，监控引脚3连接第一MOS管Q1的栅极，第一MOS管Q1的漏极连接第二直流输出端；
当PS-ON信号控制端为低电平时，监控引脚4输入低电平信号至监控芯片IC1，监控芯片IC1的监控引脚3控制第一MOS管Q1导通，第二直流输出端输出至少+12V直流电压。
作为一种优选方案，所述监控电路通过三极管Q2连接第二降压输出电路，所述监控引脚3连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接第二降压输出电路，三极管Q2的发射极连接直流输入端；
当PS-ON信号控制端为低电平时，监控引脚4输入低电平信号至监控芯片IC1，监控芯片IC1的监控引脚3控制三极管Q2导通，直流输入端供电给第二降压输出电路，第二降压输出电路输出两路+3.3V，其一路+3.3V直接输出，另一路+3.3V通过负电压产生电路输出对应至少+12V直流电压的负电压。
作为一种优选方案，所述监控电路通过第二MOS管Q5连接+5V输出电路，第一降压输出电路的输出端通过三极管Q2连接第二MOS管Q5的输入端，第二MOS管Q5的控制端连接监控引脚3；
当PS-ON信号控制端为低电平时，监控引脚4输入低电平信号至监控芯片IC1，监控芯片IC1的监控引脚3依次控制三极管Q2和第二MOS管Q5导通，所述第一降压输出电路的输出端将+5V SB转换+5V直流电压。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言：其主要是通过无限扩充的电源模块并联叠加，使得输出功率叠加，增大输出功率，在同样总输出功率的前提下，有效降低了电源配置成本，尤其是，通过均流模块，实现无限个电源模块并联均流输出，降低每个电源模块的电流负载，继而提高每个电源模块的可靠性和稳定性；
其次是，通过对均流模块的设计，其电路结构简单，成本较低，有效控制电流负载的均流输出；
再者是，通过监控电路控制第二MOS管Q5导通，第一降压输出电路的输出端将+5VSB转换+5V直流电压，省去设置额外的降压输出电路，简化了电路的结构，电源系统工作的可靠性也得到提高，也有利于降低生产成本。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之实施例的结构示意图；
图2是本发明之实施例的背板大致输出控制框图（主要显示两个电源模块）；
图3是本发明之实施例的均流模块电路原理图；
图4是本发明之实施例的直流电压输出电路原理图；
图5是本发明之实施例的第二降压输出电路原理图；
图6是本发明之实施例的第一降压输出电路连接+5V输出电路原理图；
图7是本发明之实施例的监控电路原理图。
附图标号说明：
10、背板 101、第二交流输入端
102、直流输入端 11、背板输出电路
111、直流电压输出电路 112、第一降压输出电路
113、第二降压输出电路 114、+5V输出电路
115、监控电路 116、第一滤波电路
117、第二滤波电路 118、负电压产生电路
20、电源模块 21、第一交流输入端
22、第一直流输出端 30、均流模块。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述。
如图1至图7所示，一种并联叠加可无限扩充的电源系统，包括有背板10和电源单元；
所述电源单元具有至少两个并联的电源模块20，优选地，所述电源模块20为AC-DC电源模块20。在本实施例中，所述电源模块20的外形结构为圆形或方形，当然，也可以为其他形状。
每一电源模块20具有第一交流输入端21和用于输出至少+12V直流电压的第一直流输出端22，所述背板10具有一背板输出电路11和用于连接交流市电（100V至240V）的至少两并联的第二交流输入端101，每一第二交流输入端101对应与一电源模块20的第一交流输入端21连接，所述背板输出电路11具有直流输入端102和用于输出至少+12V直流电压的第二直流输出端，每一电源模块20的第一直流输出端22均通过一均流模块30共同连接背板输出电路11的相应每一直流输入端102。所述电源模块20与背板10之间为金手指插拔连接、螺合连接或公母插头组件连接，其中，螺合连接可以采用外螺纹和内螺纹配合。
所述均流模块30可设置于背板10上或者每一电源模块20上。优选地，均流模块30设置于每一电源模块20上。如图3所示，所述均流模块30包括有均流控制芯片U1、MOS管Q7、电容C3、电容C7、电阻R3、电阻R7和电阻R8，优选地，均流控制芯片U1的型号为TPS2412，MOS管Q7和MOS管Q8的型号均为031N03L。
所述均流控制芯片U1具有均流控制引脚1至均流控制引脚8，均流控制引脚1通过电阻R3连接第一直流输出端22，均流控制引脚8通过电容C3连接均流控制引脚1，均流控制引脚2通过电阻R8接地，均流控制引脚1还通过电容C7接地，均流控制引脚3和均流控制引脚4均接地，均流控制引脚5通过电阻R7连接MOS管Q7的栅极，均流控制引脚6连接MOS管Q7的漏极，均流控制引脚7连接MOS管Q7的源极，MOS管Q7的源极连接第一直流输出端22，MOS管Q7的漏极连接背板输出电路11的直流输入端102。
所述均流模块30还包括有并联MOS管Q7的至少一MOS管Q8，需要说明的是，可以根据电源模块20的输出功率需求，并联多个MOS管Q8。通过均流模块30，将所有电源模块20的输出总电流平均分配至每个电源模块20上，使得每个电源模块20的输出功率相同，达到所有电源模块20共同均分电流负载，实现均流效果。
如图4至图7所示，所述背板输出电路11包括直流电压输出电路111、第一降压输出电路112、第二降压输出电路113、+5V输出电路114和监控电路115；所述第一降压输出电路112包括第一降压芯片IC2及其外围电路，所述第二降压输出电路113包括第二降压芯片IC3及其外围电路。直流输入端102通过第一滤波电路116分别连接第一降压输出电路112、直流电压输出电路111和监控电路115，所述第一降压输出电路112输出+5V SB；
所述监控电路115分.别连接直流电压输出电路111、第二降压输出电路113和+5V输出电路114，所述直流电压输出电路111连接第二直流输出端，所述+5V输出电路114连接第一降压输出电路112；
所述监控电路115连接有power GOOD信号控制端和PS-ON信号控制端，当PS-ON信号控制端为低电平时；所述监控电路115控制第二直流输出端输出至少+12V直流电压；同时，所述监控电路115控制第二降压输出电路113输出3.3V和对应至少+12V直流电压的负电压；以及，所述监控电路115控制+5V输出电路114将第一降压输出电路112输出的+5V SB转换+5V直流电压。
在本实施例中，所述监控电路115包括监控芯片IC1，监控芯片IC1具有监控引脚1至监控引脚8，所述监控引脚4通过电阻R1连接PS-ON信号控制端；所述监控电路115通过第一MOS管Q1连接直流电压输出电路111，监控引脚3通过电阻R20连接第一MOS管Q1的栅极，第一MOS管Q1的漏极连接第二直流输出端；
当PS-ON信号控制端为低电平时，监控引脚4输入低电平信号至监控芯片IC1，监控芯片IC1的监控引脚3控制第一MOS管Q1导通，第二直流输出端输出至少+12V直流电压。
在本实施例中，所述监控电路115通过三极管Q2连接第二降压输出电路113，所述监控引脚3连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接第二降压输出电路113，三极管Q2的发射极连接直流输入端102，
当PS-ON信号控制端为低电平时，监控引脚4输入低电平信号至监控芯片IC1，监控芯片IC1的监控引脚3控制三极管Q2导通，直流输入端102供电给第二降压输出电路113，第二降压输出电路113输出两路+3.3V，其一路+3.3V直接输出，另一路+3.3V通过负电压产生电路118输出对应至少+12V直流电压的负电压。
在本实施例中，所述监控电路115通过第二MOS管Q5连接+5V输出电路114，第一降压输出电路112的输出端通过三极管Q2连接第二MOS管Q5的输入端，第二MOS管Q5的控制端连接监控引脚3；
当PS-ON信号控制端为低电平时，监控引脚4输入低电平信号至监控芯片IC1，监控芯片IC1的监控引脚3依次控制三极管Q2和第二MOS管Q5导通，所述第一降压输出电路112的输出端将+5V SB转换+5V直流电压。
以每一电源模块20的第一直流输出端22输出+12V为例，大致简述下背板10工作原理。背板输出电路11的直流输入端102有+12Vin信号输入，+12Vin信号经第一滤波电路116经过第一降压输出电路112转成+5VSB提供输出；同时，监控芯片IC1上电工作，保持待机状态，当当PS-ON信号控制端为低电平时，监控芯片IC1的监控引脚3同时变为低电平且分别控制第一MOS管Q1、三极管Q2和第二MOS管Q5导通；当第一MOS管Q1导通，第二直流输出端通过第二滤波电路117输出+12V直流电压；当三极管Q2导通，+12Vin信号给第二降压芯片IC3上电，第二降压输出电路113输出两路+3.3V，其一路+3.3V直接提供输出，另一路+3.3V通过负电压产生电路118输出-12V直流电压；当第二MOS管Q5导通，第一降压输出电路112的输出端将+5V SB转换+5V直流电压。通过反复PS-ON信号开关背板，同等于PC电源开关功能。需要说明的是，在本实施例中，+12V输入至背板，背板可以单独输出+12V，或者，同时输出+12V、+5VSB 、+3.3V、+5V和-12V。
本发明设计要点在于，其主要是通过无限扩充的电源模块并联叠加，使得输出功率叠加，增大输出功率，同样总输出功率的前提下，有效降低了电源配置成本，尤其是，通过均流模块，实现无限个电源模块并联均流输出，降低每个电源模块的电流负载，继而提高每个电源模块的可靠性和稳定性；
其次是，通过对均流模块的设计，其电路结构简单，成本较低，有效控制电流负载的均流输出；
再者是，通过监控电路控制第二MOS管Q5导通，第一降压输出电路的输出端将+5VSB转换+5V直流电压，省去设置额外的降压输出电路，简化了电路的结构，电源系统工作的可靠性也得到提高，也有利于降低生产成本。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种并联叠加可无限扩充的电源系统，其特征在于：包括有背板和电源单元；所述电源单元具有至少两个并联的电源模块，每一电源模块具有第一交流输入端和用于输出至少+12V直流电压的第一直流输出端，所述背板具有一背板输出电路和用于连接交流市电的至少两并联的第二交流输入端，每一第二交流输入端对应与一电源模块的第一交流输入端连接，所述背板输出电路具有直流输入端和用于输出至少+12V直流电压的第二直流输出端，每一电源模块的第一直流输出端均通过一均流模块连接共同背板输出电路的相应每一直流输入端；
所述均流模块包括有均流控制芯片U1、MOS管Q7、电容C3、电容C7、电阻R3、电阻R7和电阻R8，所述均流控制芯片U1具有均流控制引脚1至均流控制引脚8，均流控制引脚1通过电阻R3连接第一直流输出端，均流控制引脚8通过电容C3连接均流控制引脚1，均流控制引脚2通过电阻R8接地，均流控制引脚1还通过电容C7接地，均流控制引脚3和均流控制引脚4均接地，均流控制引脚5通过电阻R7连接MOS管Q7的栅极，均流控制引脚6连接MOS管Q7的漏极，均流控制引脚7连接MOS管Q7的源极，MOS管Q7的源极连接第一直流输出端，MOS管Q7的漏极连接背板输出电路的直流输入端；均流控制芯片U1的型号为TPS2412。
2.根据权利要求1所述的并联叠加可无限扩充的电源系统，其特征在于：所述均流模块设置于背板上或者每一电源模块上。
3.根据权利要求1所述的并联叠加可无限扩充的电源系统，其特征在于：所述均流模块还包括有并联于MOS管Q7的至少一MOS管Q8。
4.根据权利要求1所述的并联叠加可无限扩充的电源系统，其特征在于：所述电源模块与背板之间为金手指插拔连接、螺合连接或公母插头组件连接。
5.根据权利要求1所述的并联叠加可无限扩充的电源系统，其特征在于：所述电源模块为AC-DC电源模块。
6.根据权利要求1所述的并联叠加可无限扩充的电源系统，其特征在于：所述背板输出电路包括直流电压输出电路、第一降压输出电路、第二降压输出电路、+5V输出电路和监控电路；
直流输入端分别连接第一降压输出电路、直流电压输出电路和监控电路，所述第一降压输出电路输出+5V SB；
所述监控电路分别连接直流电压输出电路、第二降压输出电路和+5V输出电路，所述直流电压输出电路连接第二直流输出端，所述+5V输出电路连接第一降压输出电路；
所述监控电路连接有PS-ON信号控制端；
当PS-ON信号控制端为低电平时:
所述监控电路控制第二直流输出端输出至少+12V直流电压；所述监控电路控制第二降压输出电路输出3.3V和对应至少+12V直流电压的负电压；所述监控电路控制+5V输出电路将第一降压输出电路输出的+5V SB转换+5V直流电压。
7.根据权利要求6所述的并联叠加可无限扩充的电源系统，其特征在于：所述监控电路包括监控芯片IC1，监控芯片IC1具有监控引脚1至监控引脚8，所述监控引脚4连接PS-ON信号控制端；所述监控电路通过第一MOS管Q1连接直流电压输出电路，监控引脚3连接第一MOS管Q1的栅极，第一MOS管Q1的漏极连接第二直流输出端；
当PS-ON信号控制端为低电平时，监控引脚4输入低电平信号至监控芯片IC1，监控芯片IC1的监控引脚3控制第一MOS管Q1导通，第二直流输出端输出至少+12V直流电压。
8.根据权利要求7所述的并联叠加可无限扩充的电源系统，其特征在于：所述监控电路通过三极管Q2连接第二降压输出电路，所述监控引脚3连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接第二降压输出电路，三极管Q2的发射极连接直流输入端；
当PS-ON信号控制端为低电平时，监控引脚4输入低电平信号至监控芯片IC1，监控芯片IC1的监控引脚3控制三极管Q2导通，直流输入端供电给第二降压输出电路，第二降压输出电路输出两路+3.3V，其一路+3.3V直接输出，另一路+3.3V通过负电压产生电路输出对应至少+12V直流电压的负电压。
9.根据权利要求8所述的并联叠加可无限扩充的电源系统，其特征在于：所述监控电路通过第二MOS管Q5连接+5V输出电路，第一降压输出电路的输出端通过三极管Q2连接第二MOS管Q5的输入端，第二MOS管Q5的控制端连接监控引脚3；
当PS-ON信号控制端为低电平时，监控引脚4输入低电平信号至监控芯片IC1，监控芯片IC1的监控引脚3依次控制三极管Q2和第二MOS管Q5导通，所述第一降压输出电路的输出端将+5V SB转换+5V直流电压。
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