CN112736890A - 一种包括dcs电源的工作电路及dcs电源供电系统 - Google Patents

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CN112736890A CN202011600625.3A CN202011600625A CN112736890A CN 112736890 A CN112736890 A CN 112736890A CN 202011600625 A CN202011600625 A CN 202011600625A CN 112736890 A CN112736890 A CN 112736890A
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Abstract

本发明公开了一种包括DCS电源的工作电路，包括供电端及多个用电端；所述供电端包括供电侧保险丝、主控底板及多个AC/DC电源；每个所述用电端包括用电侧保险丝及用电器；多个所述AC/DC电源通过所述主控底板进行电源分配，得到与所述用电端对应的输电电路；所述输电电路通过对应的供电侧保险丝连接至对应的用电端的用电侧保险丝，并通过所述用电侧保险丝与所述用电器相连。本发明为每一路输电电路都增设了所述供电端保险丝，避免组件故障产生的紊乱电流在所述供电端进一步扩散，出现一路输电电路故障导致全部输电电路故障的情况，大大提升了包括DCS电源的工作电路的稳定性与工作可靠性。本发明同时还提供了一种DCS电源供电系统。

Description

一种包括DCS电源的工作电路及DCS电源供电系统
技术领域
本发明涉及工业控制系统供电电路安全领域，特别是涉及一种包括DCS电源的工作电路及DCS电源供电系统。
背景技术
在过程自动化领域，DCS电源供电的可靠性相当重要。DCS模块的电源供电方式结构多种多样，但其可靠性仍有提升空间，目前，DCS供电结构为多电源经过主控分为多路输电电路，为不同用电端供电的形式较为常见。
针对上述DCS结构，现有技术中提升电路稳定性的方案通常着眼于改造用电端，通过提升用电端稳定性及安全性，提升DCS电路整体的稳定性与安全性，却鲜有针对供电端进行安全补强的技术措施，供电端结构复杂，尤其是上述主控，承担了将电源的一路电路按照用电端数量分为多路输电电路的任务，一旦其中一路输电电路故障反过来波及到主控，则很有可能导致该主控负责的全部输电电路均受到波及，造成整个系统的故障或瘫痪。
因此，如何提升DCS电源工作电路的工作稳定性，降低一路输电电路故障时的波及范围，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括DCS电源的工作电路及DCS电源供电系统，以解决现有技术中DCS电源工作电路工作稳定性不足，故障扩散可能性高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种包括DCS电源的工作电路，包括供电端及多个用电端；
所述供电端包括供电侧保险丝、主控底板及多个AC/DC电源；每个所述用电端包括用电侧保险丝及用电器；
多个所述AC/DC电源通过所述主控底板进行电源分配，得到与所述用电端对应的输电电路；
所述输电电路通过对应的供电侧保险丝连接至对应的用电端的用电侧保险丝，并通过所述用电侧保险丝与所述用电器相连。
可选地，在所述的包括DCS电源的工作电路中，所述用电端还包括用电冗余模块；
所述用电冗余模块用于对所述输电电路进行冗余合成处理；
经过冗余合成处理的输电电路通过所述供电侧保险丝与所述用电器相连。
可选地，在所述的包括DCS电源的工作电路中，所述供电端还包括供电冗余模块；
所述供电冗余模块设置于所述AC/DC电源与所述主控底板之间，用于对多个AC/DC电源进行冗余合成处理，得到冗余供电电路；
所述主控底板用于对所述冗余供电电路进行电源分配。
可选地，在所述的包括DCS电源的工作电路中，所述冗余供电电路包括多个冗余子电路。
可选地，在所述的包括DCS电源的工作电路中，所述冗余合成处理为二极管并联冗余。
可选地，在所述的包括DCS电源的工作电路中，所述用电器包括热插拔电路；
所述热插拔电路包括第一第一分压电阻、第二分压电阻、延时电容、延时二极管、栅极电阻、第一MOS管及阻逆二极管；
电源正端分别连接于所述第一第一分压电阻的第一端、所述延时电容的第一端、所述延时二极管的负极及所述第一MOS管的源极；
所述第一第一分压电阻的第二端分别连接于所述第二分压电阻的第一端、所述延时电容的第二端、所述延时二极管的正极及所述栅极电阻的第一端；所述栅极电阻的第二端与所述第一MOS管的栅极相连；
所述第一MOS管的漏极与输出正端相连；
电源负端分别与所述第二分压电阻的第二端及所述阻逆二极管的负极相连；
所述阻逆二极管的正极连接输出负端。
可选地，在所述的包括DCS电源的工作电路中，所述热插拔电路还包括第二栅极电阻；
所述第二栅极电阻的第一端与所述栅极电阻的第一端相连，所述第二栅极电阻的第二端与所述栅极电阻的第二端相连。
可选地，在所述的包括DCS电源的工作电路中，所述热插拔电路还包括阻容电容；
所述阻容电容的第一端与所述电源正端相连，所述阻容电容的第二端与所述输出正端相连。
可选地，在所述的包括DCS电源的工作电路中，所述热插拔电路还包括阻容电阻；
所述阻容电阻的第一端与所述阻容电阻的第二端相连，所述阻容电阻的第二端与所述输出正端相连。
一种DCS电源供电系统，所述DCS电源供电系统包括如上述任一种所述的包括DCS电源的工作电路。
本发明所提供的包括DCS电源的工作电路，包括供电端及多个用电端；所述供电端包括供电侧保险丝、主控底板及多个AC/DC电源；每个所述用电端包括用电侧保险丝及用电器；多个所述AC/DC电源通过所述主控底板进行电源分配，得到与所述用电端对应的输电电路；所述输电电路通过对应的供电侧保险丝连接至对应的用电端的用电侧保险丝，并通过所述用电侧保险丝与所述用电器相连。
本发明通过在所述主控底板分出多路所述输电电路后，为每一路输电电路都增设了所述供电端保险丝，由于DCS电源供电电路的设备复杂，因此一旦输电电路对应的组件或者对应的用电端故障，所述供电段保险丝可及时熔断，避免组件故障产生的紊乱电流在所述供电端进一步扩散，出现一路输电电路故障导致全部输电电路故障的情况，大大提升了包括DCS电源的工作电路的稳定性与工作可靠性。本发明同时还提供了一种DCS电源供电系统。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，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为本发明提供的包括DCS电源的工作电路的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明提供的包括DCS电源的工作电路的另一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明提供的包括DCS电源的工作电路的又一种具体实施方式的结构示意图；
图4为本发明提供的包括DCS电源的工作电路的还一种具体实施方式的结构示意图
图5为本发明提供的包括DCS电源的工作电路的再一种具体实施方式的结构示意图
图6为本发明提供的包括DCS电源的工作电路的一种具体实施方式的用电器热插拔电路的电路示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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做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。
本发明的核心是提供一种包括DCS电源的工作电路，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括供电端及多个用电端；
所述供电端包括供电侧保险丝13、主控底板12及多个AC/DC电源11；每个所述用电端包括用电侧保险丝21及用电器22；
多个所述AC/DC电源11通过所述主控底板12进行电源分配，得到与所述用电端对应的输电电路；
所述输电电路通过对应的供电侧保险丝13连接至对应的用电端的用电侧保险丝21，并通过所述用电侧保险丝21与所述用电器22相连。
作为一种优选实施方式，所述用电端还包括用电冗余模块23；
所述用电冗余模块23用于对所述输电电路进行冗余合成处理；
经过冗余合成处理的输电电路通过所述供电侧保险丝13与所述用电器22相连。经过冗余合成处理后，均流效果增强，带载承受能力也更强。
另外，所述冗余合成处理为二极管并联冗余，如图2所示，所述二极管并联冗余同样适用于下述供电冗余模块14。图2中的技术方案所述用电器22获取的电源电压更高，而且整个系统的电源冗余划分得更彻底。利用图2解释所述二极管并联冗余，两个AC/DC对应的输电电路在所述用电端进行二极管并联冗余，两条所述输电电路分别连接二极管正极，二极管负极并联输出至用电器22上，利用二极管的单向导通特性，当其中1个电源对应的输电电路出现故障时不会影响所述用电侧保险丝21到用电器22的输出。因为两个AC/DC电源11对应的输电电路的输出电压值足够接近(一般能保证在1％内)，两个二极管也选用相同型号的器件，所以在两个电源正常供电时，两个电源的实际电流输出并不完全是“或”的关系，而是同时输出电流，但输出电压值高的电源输出电流占比高，另一个电源输出电流占比低。
图1至图5均为两个所述AC/DC电源11的情况，当然，在实际生产中，可按照需求做变动，另外，所述供电侧保险丝13可整合在所述主控底板12内部，图1至图5中为结构清晰画在了所述主控底板12外侧。
本发明所提供的包括DCS电源的工作电路，包括供电端及多个用电端；所述供电端包括供电侧保险丝13、主控底板12及多个AC/DC电源11；每个所述用电端包括用电侧保险丝21及用电器22；多个所述AC/DC电源11通过所述主控底板12进行电源分配，得到与所述用电端对应的输电电路；所述输电电路通过对应的供电侧保险丝13连接至对应的用电端的用电侧保险丝21，并通过所述用电侧保险丝21与所述用电器22相连。本发明通过在所述主控底板12分出多路所述输电电路后，为每一路输电电路都增设了所述供电端保险丝，由于DCS电源供电电路的设备复杂，因此一旦输电电路对应的组件或者对应的用电端故障，所述供电段保险丝可及时熔断，避免组件故障产生的紊乱电流在所述供电端进一步扩散，出现一路输电电路故障导致全部输电电路故障的情况，大大提升了包括DCS电源的工作电路的稳定性与工作可靠性。
在具体实施方式一的基础上，进一步对所述供电端做改进，得到具体实施方式二，其结构示意图如图3所示，包括供电端及多个用电端；
所述供电端包括供电侧保险丝13、主控底板12及多个AC/DC电源11；每个所述用电端包括用电侧保险丝21及用电器22；
多个所述AC/DC电源11通过所述主控底板12进行电源分配，得到与所述用电端对应的输电电路；
所述输电电路通过对应的供电侧保险丝13连接至对应的用电端的用电侧保险丝21，并通过所述用电侧保险丝21与所述用电器22相连；
所述供电端还包括供电冗余模块14；
所述供电冗余模块14设置于所述AC/DC电源11与所述主控底板12之间，用于对多个AC/DC电源11进行冗余合成处理，得到冗余供电电路；
所述主控底板12用于对所述冗余供电电路进行电源分配。
本具体实施方式中进行冗余合成处理的装置(即所述供电冗余模块14)更靠近所述AC/DC电源11，除了冗余功能还有一定的均流供电效果，在正常工作时冗余电源的带载承受能力更强。
作为一种优选实施方式，所述冗余供电电路包括多个冗余子电路，如图4所示，多个冗余子电路传输的电信号一致，相当于在电信号的长距离传输中做了冗余，即便有部分冗余子电路故障，仍不影响所述用电端接收到完整的电信号。
当然，本具体实施方式可与上述具体实施方式结合使用，如图4，在增设所述供电冗余模块14后，进一步增设了所述用电冗余模块23；更进一步，每一个所述用电端都包括多个所述用电器22，如图5所示。
在具体实施方式一的基础上，进一步对所述用电器22做改进，得到具体实施方式三，其局部电路示意图如图6所示，包括供电端及多个用电端；
所述供电端包括供电侧保险丝13、主控底板12及多个AC/DC电源11；每个所述用电端包括用电侧保险丝21及用电器22；
多个所述AC/DC电源11通过所述主控底板12进行电源分配，得到与所述用电端对应的输电电路；
所述输电电路通过对应的供电侧保险丝13连接至对应的用电端的用电侧保险丝21，并通过所述用电侧保险丝21与所述用电器22相连；
所述用电器22包括热插拔电路；
所述热插拔电路包括第一第一分压电阻R38、第二分压电阻R43、延时电容C34、延时二极管D7、栅极电阻R44、第一MOS管Q1及阻逆二极管D10；
电源正端分别连接于所述第一第一分压电阻R38的第一端、所述延时电容C34的第一端、所述延时二极管D7的负极及所述第一MOS管Q1的源极；
所述第一第一分压电阻R38的第二端分别连接于所述第二分压电阻R43的第一端、所述延时电容C34的第二端、所述延时二极管D7的正极及所述栅极电阻R44的第一端；所述栅极电阻R44的第二端与所述第一MOS管Q1的栅极相连；
所述第一MOS管Q1的漏极与输出正端相连；
电源负端分别与所述第二分压电阻R43的第二端及所述阻逆二极管D10的负极相连；
所述阻逆二极管D10的正极连接输出负端。
作为一种优选实施方式，所述热插拔电路还包括第二栅极电阻R47；
所述第二栅极电阻R47的第一端与所述栅极电阻R44的第一端相连，所述第二栅极电阻R47的第二端与所述栅极电阻R44的第二端相连。所述第二栅极电阻R47相当于与所述栅极电阻R44并联，为所述栅极电阻R44做冗余，即便所述栅极电阻R44或所述第二栅极电阻R47故障，也不会导致电路中其他组件因电流过大故障或断路。
进一步地，所述热插拔电路还包括阻容电容C33；所述阻容电容C33的第一端与所述电源正端相连，所述阻容电容C33的第二端与所述输出正端相连；再进一步，所述热插拔电路还包括阻容电阻R55；所述阻容电阻R55的第一端与所述阻容电阻R55的第二端相连，所述阻容电阻R55的第二端与所述输出正端相连。所述阻容电容C33及所述阻容电阻R55组成阻容电阻R55，可在上电过程中消除或减弱电源电压对所述第一MOS管Q1的冲击，起到保护所述第一MOS管Q1的作用。
本具体实施方式中提供一种热插拔电路，可延缓上电时间以减弱或消除外部上电时对电路中电容及元器件的影响，也可处理异常情况下电源非可靠上电及失电问题，避免损坏模块内部电路。
下面以图6为例，分别说明正常与非正常状态下所述热插拔电路的上电与失电情况，其中具体参数可根据实际情况做相应调整：
正常上电过程中，当模块插入底座时，MOS管S端电压为24V。由于电容C34两端电压不能突变，此时电容C34导通，MOS管的G端电位为24V。24V电源对电容C34进行充电，充电的时间常数为t＝RC＝30k*4.7u＝141ms。随着电容两端电压的增加，G端电位相应降低，当G端电压降低到20V时，MOS管的VGS电压为-4V，满足MOS管导通的条件。此时MOS管导通，模块24V电源上电完成。由于栅极电阻的作用，最终G端电压会降低到12V，VGS为-12V，它不会超过MOS管VGS的最坏工作条件(-20V)。阻容电路C33和R55在上电过程中能够消除或减弱电源电压对MOS管的冲击，起到保护MOS管的作用。
正常失电过程中，当进入模块内的24V掉电时，MOS管S端电压迅速降低。随着24V电压的降低，当电压降到14V时，MOS管的VGS电压为-2V，满足MOS管截止的条件。此时MOS管断开。当电压降到11.1V，电容C34一端的电压为12V，由于齐纳二极管导通电压VF＝0.9V，此时齐纳二极管导通，电容C34通过齐纳二极管D7向外快速放电，起到快速泄放电容C34电荷和彻底关断MOS管的作用。
异常情况下的上电过程包括：1)当模块不能正确插入底座，电源正端24V+IN先于电源负端24V-IN上电时，由于电源负端24V-IN端开路和二极管D10的单向导电性,使得电源正端24V通过电阻R38和电阻R43不能构成回路。MOS管S端和G端的电位同为24V，VGS等于0V。这样MOS管处于关断状态，同样也不能构成回路，对系统无影响。二极管D10可以避免24V通过电阻R38和电阻R43进入系统地，然后由通信电路回到电源负端，构成回路。2)当模块不能正确插入底座，电源负端24V-IN先于电源正端24V+IN上电时，由于电源正端24V+IN端开路，通过电阻R43不能构成回路。MOS管S端和G端的电位同为0V，VGS等于0V。这样MOS管处于关断状态，板内系统与电源负端相连，对板内硬件无影响。
异常情况下的失电过程包括：1)当模块不能正确拔出底座，电源正端24V+IN先于电源负端24V-IN掉电时，同模块不能正确插入底座时电源负端24V-IN先于电源正端24V+IN上电分析相同。2)当模块不能正确拔出底座，电源负端24V-IN先于电源正端24V+IN掉电时，同模块不能正确插入底座，电源正端24V+IN先于电源负端24V-IN上电分析相同。
本发明同时还提供了一种DCS电源供电系统，所述DCS电源供电系统包括如上述任一种所述的包括DCS电源的工作电路。本发明所提供的包括DCS电源的工作电路，包括供电端及多个用电端；所述供电端包括供电侧保险丝、主控底板及多个AC/DC电源；每个所述用电端包括用电侧保险丝及用电器；多个所述AC/DC电源通过所述主控底板进行电源分配，得到与所述用电端对应的输电电路；所述输电电路通过对应的供电侧保险丝连接至对应的用电端的用电侧保险丝，并通过所述用电侧保险丝与所述用电器相连。本发明通过在所述主控底板分出多路所述输电电路后，为每一路输电电路都增设了所述供电端保险丝，由于DCS电源供电电路的设备复杂，因此一旦输电电路对应的组件或者对应的用电端故障，所述供电段保险丝可及时熔断，避免组件故障产生的紊乱电流在所述供电端进一步扩散，出现一路输电电路故障导致全部输电电路故障的情况，大大提升了包括DCS电源的工作电路的稳定性与工作可靠性。
本说明书中各个实施，例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的包括DCS电源的工作电路及DCS电源供电系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种包括DCS电源的工作电路，其特征在于，包括供电端及多个用电端；
所述供电端包括供电侧保险丝、主控底板及多个AC/DC电源；每个所述用电端包括用电侧保险丝及用电器；
多个所述AC/DC电源通过所述主控底板进行电源分配，得到与所述用电端对应的输电电路；
所述输电电路通过对应的供电侧保险丝连接至对应的用电端的用电侧保险丝，并通过所述用电侧保险丝与所述用电器相连。
2.如权利要求1所述的包括DCS电源的工作电路，其特征在于，所述用电端还包括用电冗余模块；
所述用电冗余模块用于对所述输电电路进行冗余合成处理；
经过冗余合成处理的输电电路通过所述供电侧保险丝与所述用电器相连。
3.如权利要求1所述的包括DCS电源的工作电路，其特征在于，所述供电端还包括供电冗余模块；
所述供电冗余模块设置于所述AC/DC电源与所述主控底板之间，用于对多个AC/DC电源进行冗余合成处理，得到冗余供电电路；
所述主控底板用于对所述冗余供电电路进行电源分配。
4.如权利要求3所述的包括DCS电源的工作电路，其特征在于，所述冗余供电电路包括多个冗余子电路。
5.如权利要求2或3所述的包括DCS电源的工作电路，其特征在于，所述冗余合成处理为二极管并联冗余。
6.如权利要求1所述的包括DCS电源的工作电路，其特征在于，所述用电器包括热插拔电路；
所述热插拔电路包括第一第一分压电阻、第二分压电阻、延时电容、延时二极管、栅极电阻、第一MOS管及阻逆二极管；
电源正端分别连接于所述第一第一分压电阻的第一端、所述延时电容的第一端、所述延时二极管的负极及所述第一MOS管的源极；
所述第一第一分压电阻的第二端分别连接于所述第二分压电阻的第一端、所述延时电容的第二端、所述延时二极管的正极及所述栅极电阻的第一端；所述栅极电阻的第二端与所述第一MOS管的栅极相连；
所述第一MOS管的漏极与输出正端相连；
电源负端分别与所述第二分压电阻的第二端及所述阻逆二极管的负极相连；
所述阻逆二极管的正极连接输出负端。
7.如权利要求6所述的包括DCS电源的工作电路，其特征在于，所述热插拔电路还包括第二栅极电阻；
所述第二栅极电阻的第一端与所述栅极电阻的第一端相连，所述第二栅极电阻的第二端与所述栅极电阻的第二端相连。
8.如权利要求6所述的包括DCS电源的工作电路，其特征在于，所述热插拔电路还包括阻容电容；
所述阻容电容的第一端与所述电源正端相连，所述阻容电容的第二端与所述输出正端相连。
9.如权利要求8所述的包括DCS电源的工作电路，其特征在于，所述热插拔电路还包括阻容电阻；
所述阻容电阻的第一端与所述阻容电阻的第二端相连，所述阻容电阻的第二端与所述输出正端相连。
10.一种DCS电源供电系统，其特征在于，所述DCS电源供电系统包括如权利要求1至9任一项所述的包括DCS电源的工作电路。
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