CN210401585U - 合路开关电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种合路开关电路，包括至少第一路开关和第二路开关，所述第一路开关的第一端接收第一输入电压，所述第二路开关的第一端接收第二输入电压，所述第一路开关第二端和第二路开关的第二端连接并作为所述合路开关电路的输出端；所述合路开关电路还包括故障检测模块，所述故障检测模块分别连接所述第一路开关和第二路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端；所述故障检测模块根据所述第一路开关和第二路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端的电压状态进行故障检测判断。

Description

合路开关电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种合路开关电路及其故障检测方法。

背景技术

在输入电源对负载或用电设备进行供电时，需要设置导电连接件实现输入电源与负载的连接。尤其是在热插拔应用时，需要设置合路开关，以实现不间断供电，并实现供电的控制。所述的合路开关也可称为多路开关，存在多路二极管来实现，但二极管的导通功耗较大。

现有技术中，合路开关仍可能存在诸如断路、短路、部分短路等故障，为了保障不间断供电以及避免进行热插拔过程中的断电风险，需要实时或定期对所述合路开关进行故障检测，若检测出故障，则需要进行报警并及时更换。

现有技术中，所述合路开关可以采用多路开关管，例如，MOSFET，正常情况下，由于多路的输出端在负载处连接。现有技术在故障检测时仅进行单路的故障检测，而合路开关的故障检测受到输出端的影响，从而导致故障检测不准确，甚至误报故障的情况。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能准确检测故障的合路开关电路及其故障检测方法，用以解决现有技术存在的故障检测不准确的技术问题。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种以下结构的合路开关电路，包括至少第一路开关和第二路开关，所述第一路开关的第一端接收第一输入电压，所述第二路开关的第一端接收第二输入电压，所述第一路开关第二端和第二路开关的第二端连接并作为所述合路开关电路的输出端；

所述合路开关电路还包括故障检测模块，所述故障检测模块分别连接所述第一路开关和第二路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端；所述故障检测模块根据所述第一路开关和第二路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端的电压状态进行故障检测判断。

可选的，所述故障检测模块比较第一路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第一路开关处于导通状态时，若第一路开关第一端的电压与所述合路开关电路输出端的电压的差值大于第一阈值，则判断所述第一路开关发生断路或导通阻抗异常；所述故障检测模块比较第二路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第二路开关处于导通状态时，若第二路开关第一端的电压与所述合路开关电路输出端的电压的差值大于第一阈值，则判断所述第二路开关发生断路或导通阻抗异常。

可选的，所述故障检测模块比较第一路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第一路开关处于关断状态时，若第一路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第一路开关发生短路；所述故障检测模块比较第二路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第二路开关处于关断状态时，若第二路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第二路开关发生短路。

可选的，所述故障检测模块比较第一路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第一路开关和第二路开关均处于关断状态时，若第一路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第一路开关发生短路；所述故障检测模块比较第二路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第二路开关和第二路开关均处于关断状态时，若第二路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第二路开关发生短路。

可选的，所述合路开关电路还包括第三路开关至第N路开关，所述第三路开关至第N路开关的相应路开关的第一端接收相应的输入电压，所述第三路开关至第N路开关的第二端连接于所述合路开关电路的输出端；

所述故障检测模块分别连接所述第三路开关至第N路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端；所述故障检测模块根据所述第三路开关至第N路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端的电压状态进行故障检测判断。

可选的，所述故障检测模块比较第一路开关至第N路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在其中第M路开关处于导通状态时(1≦M≦N)，若第M路开关第一端的电压与所述合路开关电路输出端的电压的差值大于第一阈值，则判断所述第M路开关发生断路或导通阻抗异常。

可选的，所述故障检测模块比较第M路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压(1≦M≦N)，在所述第M路开关处于关断状态时，若第M路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第M路开关发生短路。

可选的，所述故障检测模块比较第M路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压(1≦M≦N)，在所述第一路开关至第N路开关均处于关断状态时，若第M路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第M路开关发生短路。

可选的，当所述故障检测模块判断其中一路发生断路或短路或导通阻抗异常，在其他路中的至少一路正常导通供电的情况下，对该发生断路或短路或导通阻抗异常的一路进行热插拔更换。

可选的，所述的第一路开关和第二路开关均为NPN型MOSFET。

采用本实用新型，与现有技术相比，具有以下优点：采用本实用新型，流经负载的输出电流与输入电压呈相反变化趋势，以实现LED线性高效驱动，当所述电流参考信号低于最小参考阈值时，即输出电流低于相应阈值时，所述电流参考信号被钳位至定值参考信号，使得流经负载的输出电流处于满足可控硅维持电流条件的定值，该定值可以根据所述定值参考信号进行设置。本实用新型能够兼容可控硅调光的应用，满足可控硅维持电流的要求，提高了电路的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型合路开关电路实施例一的电路结构图；

图2为本实用新型合路开关电路实施例二的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

参考图1所示，示意了实施例一的电路结构。实施例一采用两路开关，具体结构包括第一路开关M1和第二路开关M2，所述第一路开关M1的第一端S1接收第一输入电压Vin1，所述第二路开关M2的第一端S2接收第二输入电压Vin2，所述第一路开关M1第二端D1和第二路开关M2的第二端D2连接并作为所述合路开关电路的输出端Vo；

所述合路开关电路还包括故障检测模块，所述故障检测模块分别连接所述第一路开关M1和第二路开关M2的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端Vo；所述故障检测模块根据所述第一路开关M1和第二路开关M2的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端Vo的电压状态进行故障检测判断。所述的故障包括断路、导通阻抗异常和短路等情况，其中导通阻抗异常包括导通阻抗异常偏大等情况。

所述故障检测模块比较第一路开关M1第一端S1的电压和合路开关电路输出端Vo的电压，在所述第一路开关M1处于导通状态时，若第一路开关M1第一端S1的电压与所述合路开关电路输出端Vo的电压的差值大于第一阈值，则判断所述第一路开关M1发生断路或导通阻抗异常；所述故障检测模块比较第二路开关M2第一端S2的电压和合路开关电路输出端Vo的电压，在所述第二路开关M2处于导通状态时，若第二路开关M2第一端S2的电压与所述合路开关电路输出端Vo的电压的差值大于第一阈值，则判断所述第二路开关M2发生断路或导通阻抗异常。所述的第一阈值一般较小，例如，0.3V，一般设定了体二极管的导通阻抗0.7V以下。

所述故障检测模块比较第一路开关M1第一端S1的电压和合路开关电路输出端Vo的电压，在所述第一路开关M1处于关断状态时，若第一路开关M1第一端S1的电压趋近于所述合路开关电路输出端Vo的电压，则判断所述第一路开关M1发生短路；所述故障检测模块比较第二路开关M2第一端S2的电压和合路开关电路输出端Vo的电压，在所述第二路开关M2处于关断状态时，若第二路开关M2第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端Vo的电压，则判断所述第二路开关M2发生短路。为了进一步提高故障检测的准确性以及供电的稳定性，可以存在漏报故障，但不能误报故障，由于合路开关电路输出端的电压受到每路开关的影响，所以在短路判断时，另一路开关也应处于关断状态下，具体地：所述故障检测模块比较第一路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第一路开关和第二路开关均处于关断状态时，若第一路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第一路开关发生短路；所述故障检测模块比较第二路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第二路开关和第二路开关均处于关断状态时，若第二路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第二路开关发生短路。

以上描述了本实施例中具有两路开关的情况，其中关于第一路开关M1和第二路开关M2采用NMOSFET，第一路开关M1的第一端S1为其源极，第一路开关M1的第二端D1为其漏极，第一路开关M1的控制端G1为其栅极，第二路开关M2的第一端S2为其源极，第一路开关M2的第二端D2为其漏极，第一路开关M2的控制端G2为其栅极。在输出端Vo连接负载Rload，以实现对负载供电，在合路开关电路中，可以对其中一路进行热插拔进行更换而不影响供电。

所述故障检测模块内可以包括采样电路和比较电路，所述采样电路用于采样待检测的电路，并通过所述比较电路进行比较实现，所述比较电路可以采用多种实现方式，例如，通过比较器比较、通过选择电路进行选择和控制、通过对电容充放电形式，等等。

参考图2所示，示意了实施例二的电路结构。实施例二采用N路开关，即在实施例一的基础上，增加第三路开关M3至第N路开关MN，所述第三路开关M3至第N路开关MN的相应路开关的第一端接收相应的输入电压，所述第三路开关至第N路开关的第二端连接于所述合路开关电路的输出端；因此，本实施例二为具有第一路开关M1至第N路开关MN的合路开关电路。

所述故障检测模块分别连接所述第三路开关M3至第N路开关MN的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端；所述故障检测模块根据所述第三路开关M3至第N路开关MN的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端Vo的电压状态进行故障检测判断。

所述故障检测模块比较第一路开关M1至第N路开关第一端SN的电压和合路开关电路输出端Vo的电压，在其中第M路开关处于导通状态时(1≦M≦N)，若第M路开关第一端的电压大于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第M路开关发生断路或导通阻抗异常。

所述故障检测模块比较第M路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压(1≦M≦N)，在所述第M路开关处于关断状态时，若第M路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第M路开关发生短路。同样地，为了进一步提高故障检测的准确性以及供电的稳定性，可以存在漏报故障，但不能误报故障，由于合路开关电路输出端的电压受到每路开关的影响，所以在短路判断时，其他路开关也应处于关断状态下，具体地：所述故障检测模块比较第M路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压(1≦M≦N)，在所述第一路开关至第N路开关均处于关断状态时，若第M路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第M路开关发生短路。

当所述故障检测模块判断其中一路发生断路或短路或导通阻抗异常，在其他路中的至少一路正常导通供电的情况下，对该发生断路或短路或导通阻抗异常的一路进行热插拔更换。

所述的第三路开关和第N路开关均为N型MOSFET。

关于开关类型的选择，在实施例一和二只是列举了例子，也可以采用其他类型的开关或晶体管。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种合路开关电路，包括至少第一路开关和第二路开关，所述第一路开关的第一端接收第一输入电压，所述第二路开关的第一端接收第二输入电压，所述第一路开关第二端和第二路开关的第二端连接并作为所述合路开关电路的输出端，其特征在于：

所述合路开关电路还包括故障检测模块，所述故障检测模块分别连接所述第一路开关和第二路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端；所述故障检测模块根据所述第一路开关和第二路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端的电压状态进行故障检测判断。

2.根据权利要求1所述的合路开关电路，其特征在于：所述故障检测模块比较第一路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第一路开关处于导通状态时，若第一路开关第一端的电压与所述合路开关电路输出端的电压的差值大于第一阈值，则判断所述第一路开关发生断路或导通阻抗异常；所述故障检测模块比较第二路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第二路开关处于导通状态时，若第二路开关第一端的电压与所述合路开关电路输出端的电压的差值大于第一阈值，则判断所述第二路开关发生断路或导通阻抗异常。

3.根据权利要求1或2所述的合路开关电路，其特征在于：所述故障检测模块比较第一路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第一路开关处于关断状态时，若第一路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第一路开关发生短路；所述故障检测模块比较第二路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第二路开关处于关断状态时，若第二路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第二路开关发生短路。

4.根据权利要求1或2所述的合路开关电路，其特征在于：所述故障检测模块比较第一路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第一路开关和第二路开关均处于关断状态时，若第一路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第一路开关发生短路；所述故障检测模块比较第二路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在所述第二路开关和第二路开关均处于关断状态时，若第二路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第二路开关发生短路。

5.根据权利要求1所述的合路开关电路，其特征在于：所述合路开关电路还包括第三路开关至第N路开关，所述第三路开关至第N路开关的相应路开关的第一端接收相应的输入电压，所述第三路开关至第N路开关的第二端连接于所述合路开关电路的输出端；

所述故障检测模块分别连接所述第三路开关至第N路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端；所述故障检测模块根据所述第三路开关至第N路开关的第一端、控制端以及所述合路开关电路的输出端的电压状态进行故障检测判断。

6.根据权利要求5所述的合路开关电路，其特征在于：所述故障检测模块比较第一路开关至第N路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，在其中第M路开关处于导通状态时，1≦M≦N，若第M路开关第一端的电压与所述合路开关电路输出端的电压的差值大于第一阈值，则判断所述第M路开关发生断路或导通阻抗异常。

7.根据权利要求5所述的合路开关电路，其特征在于：所述故障检测模块比较第M路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，1≦M≦N，在所述第M路开关处于关断状态时，若第M路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第M路开关发生短路。

8.根据权利要求5所述的合路开关电路，其特征在于：所述故障检测模块比较第M路开关第一端的电压和合路开关电路输出端的电压，1≦M≦N，在所述第一路开关至第N路开关均处于关断状态时，若第M路开关第一端的电压趋近于所述合路开关电路输出端的电压，则判断所述第M路开关发生短路。

9.根据权利要求6、7或8任意一项所述的合路开关电路，其特征在于：当所述故障检测模块判断其中一路发生断路或短路或导通阻抗异常，在其他路中的至少一路正常导通供电的情况下，对该发生断路或短路或导通阻抗异常的一路进行热插拔更换。

10.根据权利要求1或5所述的合路开关电路，其特征在于：所述的第一路开关和第二路开关均为N型MOSFET。

Images