CN114256962B - 一种提高供电安全性和可靠性的电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高供电安全性和可靠性的电路及方法，属于电源供电设计技术领域，所述电路包括电源、后端负载、关断MOS模块、MOS栅极驱动、MOS驱动极快速泄放、前端电流监视、远端电压监视、控制逻辑模块以及至少一个冗余电源；供电电源与冗余供电电源并联后与前端电流监视模块连接，前端电流监视模块与MOS关断模块连接，MOS关断模块与远端电压监视模块连接，MOS关断模块还连接有电源负载端，电源负载端与后端负载连接；控制逻辑模块与供电电源、冗余供电电源、前端电流监视模块、MOS栅极驱动模块以及远端电压监视模块均连接。本发明根据采集电压和电流信号，控制关断MOS管和电源导通管，实现供电的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电源供电设计技术领域，具体涉及一种提高供电安全性和可靠性的电路及方法。
背景技术
随着服务器性能要求的提高，对服务器电源功率需求越来越大，为了实现越来越高的功率需求，除了增加单个供电源的功率输出，还使用多个数量的供电源并联。在实现高功率供应能力的同时，增加供电冗余能力。当某一供电源发生故障时，冗余的供电源能够继续支撑系统的高功率运行，实现系统的稳定可靠性。另一方面，功率需求的增加也带来了负载电流的增加，从而增加发生电路异常的隐患。常见的电路异常主要分为：电流异常和电压异常，电流异常分为过流和短路。电流异常比电压异常更容易引起板卡的烧毁。过流和短路会使芯片内部产生较高的热量，进而损坏内部半导体结构，同时，过流和短路电流也会使芯片外部的PCB铜箔产生较高热量，对PCB路径上相邻的器件造成损坏严重的会产生明火带来严重的安全事故。而为了实现电路异常的保护通常会使用MOSFET作为开关器件，当电路中出现异常时MOSFET实现快速关断，遏制后端异常电流的持续增长。
目前使用多电源供电冗余的方案中，各供电电源相互独立，输出电压为固定默认值，与后端运行中负载无逻辑控制关联。在供电电源和负载器件之间增加保护器件E-FUSE。通过电流监视器件监视输入端的实际电流，当发现电流过大时，给MOSFET发送快速关闭并联，迅速切断后端电流的供应。
此种方案输入端的冗余供电电源为默认输出电压值，在总数量供电电流能力内，当后端负载电流发生过流时，输出电压也会保持默认输出电压值；当负载发生短路时，较大的短路电流触发到供电电源的短路电流保护点时，供电电源会关闭输出，但是越多数量的冗余电源供电能力越强也意味着发生短路异常时，供电电源做出短路保护动作的速度就越慢，该过程中后端芯片或板卡铜箔也许已经有较大的损坏或已经不可逆的烧毁。而且在供电源之间的E-FUSE保护器件现有保护方式依靠监视输入电流，当监视到的输入电流大于设定的负载电流过流保护点或短路电流保护点时，MOS会快速关闭。在该关闭过程中，由于电流突然由非常大的值迅速减小并降为0A，由于电流路径的感性作用电流值的剧烈变化会形成一个非常大的电压过冲。比如：正常电压是12V，在电流剧烈变化时，电压的过冲可能会达到40V左右，但是保护电路E-FUSE的MOS器件的耐压值可能只有25V-30V之间，那么过大的电压过冲会直接将MOS器件的两个电极击穿，在该MOS关断过程中供电电源的输出电压保持不变。这样，因关断时感性作用造成的电压过程加上原有的供电电源正常输出电压累加起来的电压会对MOS的两极间电压差更大，由此造成的MOS电气压力只会雪上加霜。在MOS击穿后，一般会有两种情况：断路和短路。若MOS击穿后成了断路，则保护电路的这一保护动作能够降低后端昂贵负载芯片的损坏。但是，保护电路本体也已经损坏了，意味着板卡也是报废状态。若MOS击穿后成了短路，则保护电路未起到实质性保护动作，后端昂贵负载芯片和板卡本身都会继续发生严重烧毁事故。
综上，现有服务器电源的保护设计，并未将整个系统各环节形成逻辑控制互通，不能更好的实现供电安全性和可靠性。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种提高供电安全性和可靠性的电路及方法，是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的上述现有服务器电源的保护设计，并未将整个系统各环节形成逻辑控制互通，不能更好的实现供电安全性和可靠性的缺陷，本发明提供一种提高供电安全性和可靠性的电路及方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种提高供电安全性和可靠性的电路，包括供电电源、后端负载、关断MOS模块、MOS栅极驱动模块、MOS驱动极快速泄放模块、前端电流监视模块、远端电压监视模块、控制逻辑模块以及至少一个冗余供电电源；
供电电源与各冗余供电电源并联后与前端电流监视模块连接，前端电流监视模块与MOS关断模块连接，MOS关断模块与远端电压监视模块连接，MOS关断模块还连接有电源负载端，电源负载端与后端负载连接；
MOS驱动极快速泄放模块与关断MOS模块及MOS栅极驱动模块均连接；
控制逻辑模块与供电电源、各冗余供电电源、前端电流监视模块、MOS栅极驱动模块以及远端电压监视模块均连接。
进一步地，供电电源包括一次侧线圈和二次侧线圈；
一次侧线圈第一端连接有火线，一次侧线圈第二端连接有电源控制MOS管，电源控制MOS管的漏极与一次侧线圈第二端连接，电源控制MOS管的源极接地，电源控制MOS管的栅极与控制逻辑模块连接；
二次侧线圈的第一端与前端电流监视模块连接，二次侧线圈的第二端接地；
冗余供电电源与供电电源结构相同；
冗余供电电源的二次侧线圈的第一端与供电电源的二次侧线圈的第一端连接。供电电源及冗余供电电源的一次侧线圈受控制逻辑模块的控制，通过向一个电源控制MOS管发送PWM信号，进而使得输出电压可控可调。
进一步地，前端电流监视模块包括电流输入端、电流输出端和电流采样端；
电流输入端与供电电源与冗余供电电源并联后的输出端连接，电流输出端与关断MOS模块连接，电流采样端与控制逻辑模块连接。前端电流监视模块串联在供电电源与冗余供电电源并联后的输出与关断MOS模块之间，实现电流采样，控制逻辑模块对电流进行监测，可及时发现后端负载过流及短路。
进一步地，关断MOS模块包括若干并联的关断MOS管；
各关断MOS管的漏极相连接，并与前端电流监视模块连接；
各关断MOS管的源极相连接，并与远端电压监视模块、电源负载端及后端负载均连接；
各关断MOS管的栅极相连接，并与MOS栅极驱动模块和MOS驱动极快速泄放模块均连接。关断MOS模块用于在发生短路或过流时，对后端负载进行保护。
进一步地，MOS栅极驱动模块包括受控端、一级线圈端和二级线圈端；
受控端与控制逻辑模块连接，一级线圈端接地，二级线圈端与关断MOS模块连接；
MOS驱动极快速泄放模块包括二极管、电容、电阻以及三极管；
二极管正极与电阻第一端连接，并与关断MOS模块和MOS栅极驱动模块连接；
二极管负极与电容第一端及三极管发射极均连接，电容第二端与三极管集电极连接，并接地；
三极管基极与电阻第二端连接。三极管采用PNP型三极管。MOS栅极驱动模块实现控制逻辑模块对关断MOS模块的MOS管的驱动，单独使用控制逻辑模块无法对MOS管进行控制；在发生短路和过流时，控制逻辑模块通过MOS栅极驱动模块控制关断MOS模块的MOS管关闭，但MOS管的关闭需要时间，从而会造成对后端负载和MOS管本身的损坏，此时，MOS驱动极快速泄放模块可快速将电压泄放掉，使得在设定时间段内电压变为0，保护后端负载和MOS管本身。
进一步地，远端电压监视模块采用运算放大器；
运算放大器同向输入端与关断MOS模块、电源负载端及后端负载均连接，运算放大器反向输入端接地，运算放大器输出端与控制逻辑模块连接；
后端负载第一端与电源负载端及远端电压监视模块连接，后端负载第二端接地。远端电压监视模块实现后端负载电压的反馈，用于控制逻辑模块及时采集电压，调整供电电源及冗余供电电源的输出。
第二方面，本发明提供一种基于上述第一方面的提高供电安全性和可靠性的方法，包括如下步骤：
S1.供电电源及冗余供电电源经前端电流监视模块、关断MOS模块、远端电压监视模块向后端负载供电；
S2.控制逻辑模块通过远端电压监视模块监测后端负载电压，以及通过前端电流监视模块监测各电源输出电流，并根据监测的后端负载电压调整供电电源及冗余供电电源的输出电压，以及根据监测的各电源输出电流控制MOS关断模块的导通及快速关闭。
进一步地，步骤S1具体步骤如下：
S11.逻辑控制模块通过各电源控制MOS管控制对应供电电源及冗余供电电源的输出电压；
S12.供电电源及冗余供电电源并联后，经前端电流监视模块、关断MOS模块、远端电压监视模块向后端负载供电。前端电流监视模块串联在电路中，而远端电压监视模块并联在电路中。
进一步地，步骤S2具体步骤如下：
S21.控制逻辑模块通过远端电压监视模块监测后端负载电压，并判断后端负载电压是否在电压阈值范围内；
若是，系统正常运行，返回步骤21；
若否，进入步骤S22；
S22.控制逻辑模块通过对应电源控制MOS管调整供电电源及冗余供电电源的输出电压；
S23.控制逻辑模块通过前端电流监视模块监测各电源输出电流，判断是否出现后端负载过流或短路；
若是，进入步骤S24；
若否，系统正常运行，返回步骤21；
S24.控制逻辑模块通过MOS栅极驱动模块控制关断MOS模块关闭，并通过MOS驱动极快速泄放模块实现关断MOS模块电压在设定时间段内的泄放；
S25.控制逻辑模块通过对应电源控制MOS管控制冗余供电模块关闭，并通过对应电源控制MOS管控制供电模块的输出电压降低。通过前端电流监视模块实现电流准确监视功能，通过远端电压监视模块实时监控后端负载电压，后端负载端各种工况下电压的波动都会被监控到，通过控制逻辑模块调整供电电源和冗余供电电源的输出，实现负载端电压的调整，使后端负载的电压保持在正常运行范围内，保证后端负载的可靠运行；MOS栅极驱动模块控制驱动关断MOS模块的MOS管，并控制导通关断和通道的打开程度和关断速度；MOS驱动极快速泄放模块是在需要关掉关断MOS模块的MOS管时，快速放掉栅极电荷，迅速动作，关断电流的继续导通，实现系统安全运行的保护动作。
进一步地，步骤S22具体步骤如下：
S221.控制逻辑模块判断后端负载电压高于电压阈值范围，还是低于电压阈值范围；
当后端负载电压高于电压阈值范围时，进入步骤S222；
当后端负载电压低于电压阈值范围时，进入步骤S223；
S222.控制逻辑模块判定负载电流突降或外部异常导致输出电压过高，降低向各电源控制MOS管发送PWM信号的占空比，使得供电电源及冗余供电电源的输出电压降低，返回步骤S21；
S223.控制逻辑模块判定负载电流变大或突增导致输出电压过低，升高向各电源控制MOS管发送PWM信号的占空比，使得供电电源及冗余供电电源的输出电压升高，返回步骤S21；
步骤S25具体步骤如下：
S251.控制逻辑模块调整冗余供电电源的电源控制MOS管的PWM信号的占空比为0，使得冗余供电电源输出关闭；
S252.控制逻辑模块调整供电电源的电源控制MOS管的PWM信号的占空比降低。供电电源及冗余供电电源的输出电压可以根据后端负载的电压大小进行调整，当电路中电流在正常范围内时，若负载电流较大或突增带来的电压降低，供电电源的输出电压会进行提高补偿，满足后端负载电流较大时电路路径电压降落带来的后端负载电压低于工作范围，从而造成的工作不稳定；同理，当负载电流突降或其他外部电路异常等带来的电压升高，供电电源输出电压会进行降低；在电路电流过流或短路时，关断MOS模块的MOS管在迅速关断过程中，也会因为电路寄生感性作用造成电压的突增，此时需要控制冗余供电电源关闭，并控制供电电源输出电压降低，减小MOS关断过程中两极间电气应力，降低MOS烧毁的风险。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的提高供电安全性和可靠性的电路及方法，通过控制逻辑模块分析前端电流监视模块采集电流及远端电压监视模块采集的电压，实现电流和电压的精准检测，并能根据电压监测结果通过控制逻辑模块控制供电电源和冗余供电电源的输出电压，以及在短路或过流时，通过MOS栅极驱动模块关闭关断MOS模块，搭配MOS驱动极快速泄放模块对关断MOS模块的电压快速泄放，防止烧毁MOS管，最终实现供电安全和可靠性。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明的提高供电安全性和可靠性的电路示意图。
图2是本发明的提高供电安全性和可靠性的方法实施例3流程示意图。
图3是本发明的提高供电安全性和可靠性的方法实施例4流程示意图。
图中，1-供电电源；2-后端负载；3-关断MOS模块；4-MOS栅极驱动模块；5-MOS驱动极快速泄放模块；6-前端电流监视模块；7-远端电压监视模块；8-控制逻辑模块；9-冗余供电电源；10-电源负载端；L-火线；Q1-第一电源控制MOS管；QN-第N电源控制MOS管；Q11-第一关断MOS管；Q12-第二关断MOS管；Q13-第三关断MOS管；Q14-第四关断MOS管；Q31-三极管；D1-二极管；C1-电容；R1-电阻。
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中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
MOSFET，是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor的简称，金属-氧化物半导体场效应晶体管，又称作金氧半场效晶体管，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管，MOSFET依照其通道，即工作载流子的极性不同，可分为“N型”与“P型”的两种类型，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称上包括NMOS、PMOS等。
E-FUSE，是电子熔断器。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种提高供电安全性和可靠性的电路，包括供电电源1、后端负载2、关断MOS模块3、MOS栅极驱动模块4、MOS驱动极快速泄放模块5、前端电流监视模块6、远端电压监视模块7、控制逻辑模块8以及至少一个冗余供电电源9；
供电电源1与各冗余供电电源9并联后与前端电流监视模块6连接，前端电流监视模块6还与MOS关断模块3连接，MOS关断模块3与远端电压监视模块7连接，MOS关断模块3还连接有电源负载端10，电源负载端10与后端负载2连接；
MOS驱动极快速泄放模块5与关断MOS模块3及MOS栅极驱动模块4均连接；
控制逻辑模块8与供电电源1、各冗余供电电源9、前端电流监视模块6、MOS栅极驱动模块4以及远端电压监视模块7均连接。
实施例2：
如图1所示，本发明提供一种提高供电安全性和可靠性的电路，包括供电电源1、后端负载2、关断MOS模块3、MOS栅极驱动模块4、MOS驱动极快速泄放模块5、前端电流监视模块6、远端电压监视模块7、控制逻辑模块8以及至少一个冗余供电电源9；
供电电源1与各冗余供电电源9并联后与前端电流监视模块6连接，前端电流监视模块6还与MOS关断模块3连接，MOS关断模块3与远端电压监视模块7连接，MOS关断模块3还连接有电源负载端10，电源负载端10与后端负载2连接；
MOS驱动极快速泄放模块5与关断MOS模块3及MOS栅极驱动模块4均连接；
控制逻辑模块8与供电电源1、各冗余供电电源9、前端电流监视模块6、MOS栅极驱动模块4以及远端电压监视模块7均连接；
供电电源1包括一次侧线圈和二次侧线圈；
供电电源1的一次侧线圈第一端连接有火线L，一次侧线圈第二端连接有第一电源控制MOS管Q1，第一电源控制MOS管Q1的漏极与一次侧线圈第二端连接，第一电源控制MOS管Q1的源极接地，第一电源控制MOS管Q1的栅极与控制逻辑模块8连接；
供电电源1的二次侧线圈的第一端与前端电流监视模块6连接，二次侧线圈的第二端接地；
冗余供电电源9与供电电源1结构相同；
冗余供电电源9包括一次侧线圈和二次侧线圈；
冗余供电电源9的一次侧线圈第一端连接有火线L，一次侧线圈第二端连接有第N电源控制MOS管QN，第N电源控制MOS管QN的漏极与一次侧线圈第二端连接，第N电源控制MOS管QN的源极接地，第N电源控制MOS管QN的栅极与控制逻辑模块8连接；
供电电源1的二次侧线圈的第一端与前端电流监视模块6连接，二次侧线圈的第二端接地；
冗余供电电源9的二次侧线圈的第一端与供电电源1的二次侧线圈的第一端连接；
前端电流监视模块包括电流输入端、电流输出端和电流采样端；
电流输入端与供电电源1与各冗余供电电源9并联后的输出端连接，电流输出端与关断MOS模块3连接，电流采样端与控制逻辑模块8连接；
关断MOS模块3包括四个并联的关断MOS管，第一关断MOS管Q11、第二关断MOS管Q12、第三关断MOS管Q13以及第四关断MOS管Q14；
四个关断MOS管的漏极相连接，并与前端电流监视模块6连接；
四个关断MOS管的源极相连接，并与远端电压监视模块7、电源负载端10及后端负载2均连接；
四个关断MOS管的栅极相连接，并与MOS栅极驱动模块5和MOS驱动极快速泄放模块4均连接；
MOS栅极驱动模块4包括受控端、一级线圈端和二级线圈端；
受控端与控制逻辑模块8连接，一级线圈端接地，二级线圈端与关断MOS模块3连接；
MOS驱动极快速泄放模块5包括二极管D1、电容C1、电阻R1以及三极管Q31；
二极管D1正极与电阻R1第一端连接，并与关断MOS模块3和MOS栅极驱动模块4连接；
二极管D1负极与电容C1第一端及三极管Q31发射极均连接，电容C1第二端与三极管Q31集电极连接，并接地；
三极管Q31基极与电阻R1第二端连接；三极管Q31采用PNP型三极管；
远端电压监视模块7采用运算放大器；
运算放大器同向输入端与关断MOS模块3、电源负载端10及后端负载2均连接，运算放大器反向输入端接地，运算放大器输出端与控制逻辑模块8连接；
后端负载2第一端与电源负载端10及远端电压监视模块7连接，后端负载2第二端接地。
实施例3：
如图2所示，本发明提供一种基于上述实施例1或实施例2的提高供电安全性和可靠性的方法，包括如下步骤：
S1.供电电源及冗余供电电源经前端电流监视模块、关断MOS模块、远端电压监视模块向后端负载供电；
S2.控制逻辑模块通过远端电压监视模块监测后端负载电压，以及通过前端电流监视模块监测各电源输出电流，并根据监测的后端负载电压调整供电电源及冗余供电电源的输出电压，以及根据监测的各电源输出电流控制MOS关断模块的导通及快速关闭。
实施例4：
如图3所示，本发明提供一种提高供电安全性和可靠性的方法，包括如下步骤：
S1.供电电源及冗余供电电源经前端电流监视模块、关断MOS模块、远端电压监视模块向后端负载供电；具体步骤如下：
S11.逻辑控制模块通过各电源控制MOS管控制对应供电电源及冗余供电电源的输出电压；
S12.供电电源及冗余供电电源并联后向，经前端电流监视模块、关断MOS模块、远端电压监视模块向后端负载供电；
S2.控制逻辑模块通过远端电压监视模块监测后端负载电压，以及通过前端电流监视模块监测各电源输出电流，并根据监测的后端负载电压调整供电电源及冗余供电电源的输出电压，以及根据监测的各电源输出电流控制MOS关断模块的导通及快速关闭；具体步骤如下：
S21.控制逻辑模块通过远端电压监视模块监测后端负载电压，并判断后端负载电压是否在电压阈值范围内；
若是，系统正常运行，返回步骤21；
若否，进入步骤S22；
S22.控制逻辑模块通过对应电源控制MOS管调整供电电源及冗余供电电源的输出电压；
S23.控制逻辑模块通过前端电流监视模块监测各电源输出电流，判断是否出现后端负载过流或短路；
若是，进入步骤S24；
若否，系统正常运行，返回步骤21；
S24.控制逻辑模块通过MOS栅极驱动模块控制关断MOS模块关闭，并通过MOS驱动极快速泄放模块实现关断MOS模块电压在设定时间段内的泄放；
S25.控制逻辑模块通过对应电源控制MOS管控制冗余供电模块关闭，并通过对应电源控制MOS管控制供电模块的输出电压降低。
实施例5：
如图3所示，本发明提供一种提高供电安全性和可靠性的方法，包括如下步骤：
S1.供电电源及冗余供电电源经前端电流监视模块、关断MOS模块、远端电压监视模块向后端负载供电；具体步骤如下：
S11.逻辑控制模块通过各电源控制MOS管控制对应供电电源及冗余供电电源的输出电压；
S12.供电电源及冗余供电电源并联后向，经前端电流监视模块、关断MOS模块、远端电压监视模块向后端负载供电；
S2.控制逻辑模块通过远端电压监视模块监测后端负载电压，以及通过前端电流监视模块监测各电源输出电流，并根据监测的后端负载电压调整供电电源及冗余供电电源的输出电压，以及根据监测的各电源输出电流控制MOS关断模块的导通及快速关闭；具体步骤如下：
S21.控制逻辑模块通过远端电压监视模块监测后端负载电压，并判断后端负载电压是否在电压阈值范围内；
若是，系统正常运行，返回步骤21；
若否，进入步骤S22；
S22.控制逻辑模块通过对应电源控制MOS管调整供电电源及冗余供电电源的输出电压；具体步骤如下：
S221.控制逻辑模块判断后端负载电压高于电压阈值范围，还是低于电压阈值范围；
当后端负载电压高于电压阈值范围时，进入步骤S222；
当后端负载电压低于电压阈值范围时，进入步骤S223；
S222.控制逻辑模块判定负载电流突降或外部异常导致输出电压过高，降低向各电源控制MOS管发送PWM信号的占空比，使得供电电源及冗余供电电源的输出电压降低，返回步骤S21；
S223.控制逻辑模块判定负载电流变大或突增导致输出电压过低，升高向各电源控制MOS管发送PWM信号的占空比，使得供电电源及冗余供电电源的输出电压升高，返回步骤S21；
S23.控制逻辑模块通过前端电流监视模块监测各电源输出电流，判断是否出现后端负载过流或短路；
若是，进入步骤S24；
若否，系统正常运行，返回步骤21；
S24.控制逻辑模块通过MOS栅极驱动模块控制关断MOS模块关闭，并通过MOS驱动极快速泄放模块实现关断MOS模块电压在设定时间段内的泄放；
S25.控制逻辑模块通过对应电源控制MOS管控制冗余供电模块关闭，并通过对应电源控制MOS管控制供电模块的输出电压降低；具体步骤如下：
S251.控制逻辑模块调整冗余供电电源的电源控制MOS管的PWM信号的占空比为0，使得冗余供电电源输出关闭；
S252.控制逻辑模块调整供电电源的电源控制MOS管的PWM信号的占空比降低。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种提高供电安全性和可靠性的电路，其特征在于，包括供电电源、后端负载、关断MOS模块、MOS栅极驱动模块、MOS驱动极快速泄放模块、前端电流监视模块、远端电压监视模块、控制逻辑模块以及至少一个冗余供电电源；
供电电源与各冗余供电电源并联后与前端电流监视模块连接，前端电流监视模块与MOS关断模块连接，MOS关断模块与远端电压监视模块连接，MOS关断模块还连接有电源负载端，电源负载端与后端负载连接；
MOS驱动极快速泄放模块与关断MOS模块及MOS栅极驱动模块均连接；
控制逻辑模块与供电电源、各冗余供电电源、前端电流监视模块、MOS栅极驱动模块以及远端电压监视模块均连接；
远端电压监视模块采用运算放大器；
运算放大器同向输入端与关断MOS模块、电源负载端及后端负载均连接，运算放大器反向输入端接地，运算放大器输出端与控制逻辑模块连接；
后端负载第一端与电源负载端及远端电压监视模块连接，后端负载第二端接地。
2.如权利要求1所述的提高供电安全性和可靠性的电路，其特征在于，供电电源包括一次侧线圈和二次侧线圈；
一次侧线圈第一端连接有火线，一次侧线圈第二端连接有电源控制MOS管，电源控制MOS管的漏极与一次侧线圈第二端连接，电源控制MOS管的源极接地，电源控制MOS管的栅极与控制逻辑模块连接；
二次侧线圈的第一端与前端电流监视模块连接，二次侧线圈的第二端接地；
冗余供电电源与供电电源结构相同；
冗余供电电源的二次侧线圈的第一端与供电电源的二次侧线圈的第一端连接。
3.如权利要求1所述的提高供电安全性和可靠性的电路，其特征在于，前端电流监视模块包括电流输入端、电流输出端和电流采样端；
电流输入端与供电电源与冗余供电电源并联后的输出端连接，电流输出端与关断MOS模块连接，电流采样端与控制逻辑模块连接。
4.如权利要求1所述的提高供电安全性和可靠性的电路，其特征在于，关断MOS模块包括若干并联的关断MOS管；
各关断MOS管的漏极相连接，并与前端电流监视模块连接；
各关断MOS管的源极相连接，并与远端电压监视模块、电源负载端及后端负载均连接；
各关断MOS管的栅极相连接，并与MOS栅极驱动模块和MOS驱动极快速泄放模块均连接。
5.如权利要求1所述的提高供电安全性和可靠性的电路，其特征在于，MOS栅极驱动模块包括受控端、一级线圈端和二级线圈端；
受控端与控制逻辑模块连接，一级线圈端接地，二级线圈端与关断MOS模块连接；
MOS驱动极快速泄放模块包括二极管、电容、电阻以及三极管；
二极管正极与电阻第一端连接，并与关断MOS模块和MOS栅极驱动模块连接；
二极管负极与电容第一端及三极管发射极均连接，电容第二端与三极管集电极连接，并接地；
三极管基极与电阻第二端连接。
6.一种基于上述权利要求1-5任一项的提高供电安全性和可靠性的电路的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.供电电源及冗余供电电源经前端电流监视模块、关断MOS模块、远端电压监视模块向后端负载供电；
S2.控制逻辑模块通过远端电压监视模块监测后端负载电压，以及通过前端电流监视模块监测各电源输出电流，并根据监测的后端负载电压调整供电电源及冗余供电电源的输出电压，以及根据监测的各电源输出电流控制MOS关断模块的导通及快速关闭。
7.如权利要求6所述的提高供电安全性和可靠性的电路的方法，其特征在于，步骤S1具体步骤如下：
S11.控制逻辑模块通过各电源控制MOS管控制对应供电电源及冗余供电电源的输出电压；
S12.供电电源及冗余供电电源并联，经前端电流监视模块、关断MOS模块、远端电压监视模块向后端负载供电。
8.如权利要求6所述的提高供电安全性和可靠性的电路的方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：
S21.控制逻辑模块通过远端电压监视模块监测后端负载电压，并判断后端负载电压是否在电压阈值范围内；
若是，系统正常运行，返回步骤21；
若否，进入步骤S22；
S22.控制逻辑模块通过对应电源控制MOS管调整供电电源及冗余供电电源的输出电压；
S23.控制逻辑模块通过前端电流监视模块监测各电源输出电流，判断是否出现后端负载过流或短路；
若是，进入步骤S24；
若否，系统正常运行，返回步骤21；
S24.控制逻辑模块通过MOS栅极驱动模块控制关断MOS模块关闭，并通过MOS驱动极快速泄放模块实现关断MOS模块电压在设定时间段内的泄放；
S25.控制逻辑模块通过对应电源控制MOS管控制冗余供电电源关闭，并通过对应电源控制MOS管控制供电电源的输出电压降低。
9.如权利要求8所述的提高供电安全性和可靠性的电路的方法，其特征在于，步骤S22具体步骤如下：
S221.控制逻辑模块判断后端负载电压高于电压阈值范围，还是低于电压阈值范围；
当后端负载电压高于电压阈值范围时，进入步骤S222；
当后端负载电压低于电压阈值范围时，进入步骤S223；
S222.控制逻辑模块判定负载电流突降或外部异常导致输出电压过高，降低向各电源控制MOS管发送PWM信号的占空比，使得供电电源及冗余供电电源的输出电压降低，返回步骤S21；
S223.控制逻辑模块判定负载电流变大或突增导致输出电压过低，升高向各电源控制MOS管发送PWM信号的占空比，使得供电电源及冗余供电电源的输出电压升高，返回步骤S21；
步骤S25具体步骤如下：
S251.控制逻辑模块调整冗余供电电源的电源控制MOS管的PWM信号的占空比为0，使得冗余供电电源输出关闭；
S252.控制逻辑模块调整供电电源的电源控制MOS管的PWM信号的占空比降低。
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