CN216252259U - 一种具有多层次冗余电源的自动切换电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种具有多层次冗余电源的自动切换电路，包括：主电源、多个冗余电源和多个电源切换控制回路，冗余电源的数量与电源切换控制回路的数量相同，第一电源切换控制回路的第一电压检测电路与主电源连接，第二电压检测电路与第一冗余电源连接，转换型继电器的中间引脚与所述自动切换电路的输出端口连接、常闭引脚与主电源连接、常开引脚与第二电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接；以此类推，第二电源切换控制回路的转换型继电器的常闭引脚与第一冗余电源连接、常开引脚与第三电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接，第n电源切换控制回路的转换型继电器的常开引脚与第n冗余电源连接。

Description

一种具有多层次冗余电源的自动切换电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，更具体地，涉及一种具有多层次冗余电源的自动切换电路。

背景技术

电源是所有电子设备运行的基础，随着用户对电源的可靠性的要求提高，越来越多的用户要求电源需配有冗余电源或备用电源，当主电源出现故障时，可以自动切换到冗余电源，用户有充裕的时间对主电源进行维修，大大增加了设备维护的自由度和电子系统的可靠性。

但是市面上的双电源产品存在一些问题，由于继电器的高可靠性和相对较低的价格，市面上普遍采用继电器作为自动切换开关，为主电源和冗余电源分别配置了独立的继电器，即主电源配置了一个继电器冗余电源配置了一个继电器，但是由于继电器的动作时间有差异，主电源和冗余电源的上电时间有快慢，可能导致电源上电瞬间，主电源和冗余电源出现瞬间短路。为了提高总电源的可靠性，理想的状态是具有多个冗余电源，当主电源出现故障时，第一个冗余电源进行工作，第一个冗余电源出现故障时，第二个冗余电源进行工作，起到双保险的作用。但是，在设置多个冗余电源的同时，如何还能保证电源上电瞬间不出现瞬间短路是现有技术的难题。

有鉴于此，本实用新型提供一种具有多层次冗余电源的自动切换电路，实现主电源与多个冗余电源的自动切换，并且结构简单，在电源上电瞬间不会出现瞬间短路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种具有多层次冗余电源的自动切换电路，实现主电源与多个冗余电源的自动切换，并且结构简单，在电源上电瞬间不会出现瞬间短路。

本申请的具有多层次冗余电源的自动切换电路，多个冗余电源构建成多层次的冗余电源子系统，控制主电源与多个冗余电源的切换时，所有冗余电源为一个整体，第一电源切换控制回路实现主电源与第一冗余电源的切换，主电源故障时，第二电源切换控制回路实现主电源与第二冗余电源的切换，此时剩余的其他冗余电源作为一个整体，本申请的具有多层次冗余电源的自动切换电路结构简单，层次分明，实现主电源、第一冗余电源、第二冗余电源、第n冗余电源的依次切换，同时，每个电源切换控制回路使用一个转换型继电器，该转换型继电器的三个引脚实现电源切换，不存在继电器的动作时间的差异，在电源上电瞬间不会出现瞬间短路。本申请人在此基础上完成了本申请。

一种具有多层次冗余电源的自动切换电路，包括：主电源(main_power)、多个冗余电源(vice_power)和多个电源切换控制回路，冗余电源的数量与电源切换控制回路的数量相同，电源切换控制回路包括：第一电压检测电路、第二电压检测电路、第一三极管、开关驱动电路和继电器电路，第一三极管的基极与第一电压检测电路连接、集电极与第二电压检测电路连接、发射极接地，并且第一三极管与第二电压检测电路构成电平转换电路，电平转换电路与开关驱动电路连接，开关驱动电路与继电器电路连接，继电器电路包括转换型继电器；第一电源切换控制回路的第一电压检测电路的一端与主电源连接另一端接地，第一电源切换控制回路的第二电压检测电路的一端与第一冗余电源(vice_power1)连接另一端接地，第一电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚与所述自动切换电路的输出端口(out)连接，该转换型继电器的常闭引脚与主电源连接，该转换型继电器的常开引脚与第二电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接；第二电源切换控制回路的第一电压检测电路的一端与第一冗余电源连接另一端接地，第二电源切换控制回路的第二电压检测电路的一端与第二冗余电源(vice_power2)连接另一端接地，第二电源切换控制回路的转换型继电器的常闭引脚与第一冗余电源连接，该转换型继电器的常开引脚与第三电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接，以此类推，并且第n电源切换控制回路的转换型继电器的常开引脚与第n冗余电源连接。

在一些实施方式中，所述第一电压检测电路由两个电阻串联组成，第二电压检测电路也由两个电阻串联组成，所述第一三极管的基极与第一电压检测电路的两个电阻之间的导线连接，第一三极管的集电极与第二电压检测电路的两个电阻之间的导线连接。

进一步的，所述第一三极管为晶体管、MOS管或晶体管与MOS管的组合中的一种。优选的，所述第一三极管为晶体管。

在一些实施方式中，所述开关驱动电路包括第二三极管和电容，所述第二三极管为晶体管、MOS管或晶体管与MOS管的组合中的一种，电容的一端与第二三极管连接另一端接地，电容起到调慢第二三极管导通的时间的作用。

进一步优选的，所述第二三极管为MOS管，所述第二三极管的栅极与第二电压检测电路的两个电阻之间的导线连接，第二三极管的源极接地，第二三极管的漏极与转换型继电器连接。

在一些实施方式中，所述转换型继电器为动态转换型继电器或者静态转换型继电器。优选的，所述转换型继电器为动态转换型继电器。

进一步的，所述继电器电路还包括二极管，二极管与转换型继电器连接。

在一些实施方式中，第一电源切换控制回路的第一电压检测电路由电阻R1和电阻R2串联组成，电阻R1的一端与主电源连接另一端与电阻R2连接，电路R2的另一端接地；第一电源切换控制回路的第二电压检测电路由电阻R3和电阻R4串联连接，电阻R3的一端与第一冗余电源连接另一端与电阻R4连接，电阻R4的另一端接地；所述第一三极管为三极管Q1，所述第二三极管为三极管Q2,所述电容为电容C1，所述转换型继电器为继电器K1，二极管为二极管D1，继电器K1的中间引脚与所述自动切换电路的输出端口(out)连接，继电器K1的常闭引脚与主电源连接，继电器K1的常开引脚与第二电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接。

进一步的，第二电源切换控制回路的第一电压检测电路由电阻R5和电阻R6串联组成，电阻R5的一端与第一冗余电源连接另一端与电阻R6连接，电路R6的另一端接地；第二电源切换控制回路的第二电压检测电路由电阻R7和电阻R8串联连接，电阻R7的一端与第二冗余电源连接另一端与电阻R8连接，电阻R8的另一端接地；所述第一三极管为三极管Q3，所述第二三极管为三极管Q4,所述电容为电容C2，所述转换型继电器为继电器K2，二极管为二极管D2，继电器K2的中间引脚与继电器K1的常开引脚连接，继电器K2的常闭引脚与第一冗余电源连接，继电器K2的常开引脚与第三电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接或者与第二冗余电源连接。

进一步的，主电源和冗余电源上电时，继电器K1的中间引脚与常闭引脚连接，即主电源与所述自动切换电路的输出端口始终保持连接，主电源正常工作时，电阻R1和电阻R2对主电源电压进行采样分压后输出高电平到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极输出低电平到三极管Q2，下拉三极管Q2的输入脚使得三极管Q2关断，继电器K1始终保持中间引脚与常闭引脚连接，所述自动切换电路的输出端口始终与主电源连接。

进一步的，主电源出现工作异常时，第一电源切换控制回路的第一电压检测电路的电压下降，电阻R1和电阻R2对主电源电压进行采样分压后输出低电平到三极管Q1的基极，三极管Q1关断，电阻R4的电压升高，三极管Q2的门极电压上升，三极管Q2的门极电压上升达到门极开启的阈值时，三极管Q2导通，将继电器K1的线圈端下拉使得动作线圈导通，使得继电器K1的中间引脚与常开引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与第一冗余电源连接；当第一冗余电源出现工作异常时，第二电源切换控制回路的第一电压检测电路的电压下降，电阻R5和电阻R6对第一冗余电源电压进行采样分压后输出低电平到三极管Q3的基极，三极管Q3关断，电阻R8的电压升高，三极管Q4的门极电压上升，三极管Q4的门极电压上升达到门极开启的阈值时，三极管Q4导通，将继电器K2的线圈端下拉使得动作线圈导通，使得继电器K2的中间引脚与常开引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与第二冗余电源连接，以此类推。

进一步的，主电源恢复工作时，第一电源切换控制回路的第一电压检测电路输出高电平到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极输出低电平到三极管Q2，下拉三极管Q2的输入脚使得三极管Q2关断，继电器K1的线圈断开，继电器K1的中间引脚与常闭引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与主电源连接；第一冗余电源恢复工作时，第二电源切换控制回路的第一电压检测电路输出高电平到三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极输出低电平到三极管Q4，下拉三极管Q4的输入脚使得三极管Q4关断，继电器K2的线圈断开，继电器K2的中间引脚与常闭引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与第一冗余电源连接，以此类推。

附图说明

结合以下附图一起阅读时，将会更加充分地描述本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1为本申请的实施例1的具有多层次冗余电源的自动切换电路的电路图。

具体实施方式

描述以下实施例以辅助对本申请的理解，实施例不是也不应当以任何方式解释为限制本申请的保护范围。

在以下描述中，本领域的技术人员将认识到，在本论述的全文中，组件可描述为单独的功能单元(可包括子单元)，但是本领域的技术人员将认识到，各种组件或其部分可划分成单独组件，或者可整合在一起(包括整合在单个的系统或组件内)。

同时，组件或系统之间的连接并不旨在限于直接连接。相反，在这些组件之间的数据可由中间组件修改、重格式化、或以其它方式改变。另外，可使用另外或更少的连接。还应注意，术语“联接”、“连接”、或“输入”“固定”应理解为包括直接连接、通过一个或多个中间媒介来进行的间接的连接或固定。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

一种具有多层次冗余电源的自动切换电路，如图1所示，包括：主电源(main_power)、两个冗余电源(vice_power)和两个电源切换控制回路，冗余电源的数量与电源切换控制回路的数量相同，电源切换控制回路包括：第一电压检测电路、第二电压检测电路、第一三极管、开关驱动电路和继电器电路，第一三极管的基极与第一电压检测电路连接、集电极与第二电压检测电路连接、发射极接地，并且第一三极管与第二电压检测电路构成电平转换电路，电平转换电路与开关驱动电路连接，开关驱动电路与继电器电路连接，继电器电路包括转换型继电器；第一电源切换控制回路的第一电压检测电路的一端与主电源连接另一端接地，第一电源切换控制回路的第二电压检测电路的一端与第一冗余电源(vice_power1)连接另一端接地，第一电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚与所述自动切换电路的输出端口(out)连接，该转换型继电器的常闭引脚与主电源连接，该转换型继电器的常开引脚与第二电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接；第二电源切换控制回路的第一电压检测电路的一端与第一冗余电源连接另一端接地，第二电源切换控制回路的第二电压检测电路的一端与第二冗余电源(vice_power2)连接另一端接地，第二电源切换控制回路的转换型继电器的常闭引脚与第一冗余电源连接，该转换型继电器的常开引脚与第二冗余电源连接。

所述第一电压检测电路由两个电阻串联组成，第二电压检测电路也由两个电阻串联组成，所述第一三极管的基极与第一电压检测电路的两个电阻之间的导线连接，第一三极管的集电极与第二电压检测电路的两个电阻之间的导线连接。所述第一三极管为晶体管，所述开关驱动电路包括第二三极管和电容，电容的一端与第二三极管连接另一端接地，电容起到调慢第二三极管导通的时间的作用，所述第二三极管为MOS管，所述第二三极管的栅极与第二电压检测电路的两个电阻之间的导线连接，第二三极管的源极接地，第二三极管的漏极与转换型继电器连接。所述转换型继电器为动态转换型继电器，所述继电器电路还包括二极管，二极管与转换型继电器连接。

第一电源切换控制回路的第一电压检测电路由电阻R1和电阻R2串联组成，电阻R1的一端与主电源连接另一端与电阻R2连接，电路R2的另一端接地；第一电源切换控制回路的第二电压检测电路由电阻R3和电阻R4串联连接，电阻R3的一端与第一冗余电源连接另一端与电阻R4连接，电阻R4的另一端接地；所述第一三极管为三极管Q1，所述第二三极管为三极管Q2,所述电容为电容C1，所述转换型继电器为继电器K1，二极管为二极管D1，继电器K1的中间引脚与所述自动切换电路的输出端口(out)连接，继电器K1的常闭引脚与主电源连接，继电器K1的常开引脚与第二电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接。第二电源切换控制回路的第一电压检测电路由电阻R5和电阻R6串联组成，电阻R5的一端与第一冗余电源连接另一端与电阻R6连接，电路R6的另一端接地；第二电源切换控制回路的第二电压检测电路由电阻R7和电阻R8串联连接，电阻R7的一端与第二冗余电源连接另一端与电阻R8连接，电阻R8的另一端接地；所述第一三极管为三极管Q3，所述第二三极管为三极管Q4,所述电容为电容C2，所述转换型继电器为继电器K2，二极管为二极管D2，继电器K2的中间引脚与继电器K1的常开引脚连接，继电器K2的常闭引脚与第一冗余电源连接，继电器K2的常开引脚与第二冗余电源连接。

主电源和冗余电源上电时，继电器K1的中间引脚与常闭引脚连接，即主电源与所述自动切换电路的输出端口始终保持连接，主电源正常工作时，电阻R1、R2对主电源电压进行采样分压后输出高电平到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极输出低电平到三极管Q2，下拉三极管Q2的输入脚使得三极管Q2关断，继电器K1始终保持中间引脚与常闭引脚连接，所述自动切换电路的输出端口始终与主电源连接。主电源出现工作异常时，第一电源切换控制回路的第一电压检测电路的电压下降，电阻R1和电阻R2对主电源电压进行采样分压后输出低电平到三极管Q1的基极，三极管Q1关断，电阻R4的电压升高，三极管Q2的门极电压上升，三极管Q2的门极电压上升达到门极开启的阈值时，三极管Q2导通，将继电器K1的线圈端下拉使得动作线圈导通，使得继电器K1的中间引脚与常开引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与第一冗余电源连接；当第一冗余电源出现工作异常时，第二电源切换控制回路的第一电压检测电路的电压下降，电阻R5和电阻R6对第一冗余电源电压进行采样分压后输出低电平到三极管Q3的基极，三极管Q3关断，电阻R8的电压升高，三极管Q4的门极电压上升，三极管Q4的门极电压上升达到门极开启的阈值时，三极管Q4导通，将继电器K2的线圈端下拉使得动作线圈导通，使得继电器K2的中间引脚与常开引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与第二冗余电源连接。主电源恢复工作时，第一电源切换控制回路的第一电压检测电路输出高电平到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极输出低电平到三极管Q2，下拉三极管Q2的输入脚使得三极管Q2关断，继电器K1的线圈断开，继电器K1的中间引脚与常闭引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与主电源连接；第一冗余电源恢复工作时，第二电源切换控制回路的第一电压检测电路输出高电平到三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极输出低电平到三极管Q4，下拉三极管Q4的输入脚使得三极管Q4关断，继电器K2的线圈断开，继电器K2的中间引脚与常闭引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与第一冗余电源连接。

尽管本申请已公开了多个方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对本领域技术人员而言将是显而易见的，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。本申请公开的多个方面和实施方式仅用于举例说明，其并非旨在限制本申请，本申请的实际保护范围以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，包括：主电源、多个冗余电源和多个电源切换控制回路，冗余电源的数量与电源切换控制回路的数量相同，电源切换控制回路包括：第一电压检测电路、第二电压检测电路、第一三极管、开关驱动电路和继电器电路，第一三极管的基极与第一电压检测电路连接、集电极与第二电压检测电路连接、发射极接地，并且第一三极管与第二电压检测电路构成电平转换电路，电平转换电路与开关驱动电路连接，开关驱动电路与继电器电路连接，继电器电路包括转换型继电器；第一电源切换控制回路的第一电压检测电路的一端与主电源连接另一端接地，第一电源切换控制回路的第二电压检测电路的一端与第一冗余电源连接另一端接地，第一电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚与所述自动切换电路的输出端口连接，该转换型继电器的常闭引脚与主电源连接，该转换型继电器的常开引脚与第二电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接；第二电源切换控制回路的第一电压检测电路的一端与第一冗余电源连接另一端接地，第二电源切换控制回路的第二电压检测电路的一端与第二冗余电源连接另一端接地，第二电源切换控制回路的转换型继电器的常闭引脚与第一冗余电源连接，该转换型继电器的常开引脚与第三电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接，以此类推，并且第n电源切换控制回路的转换型继电器的常开引脚与第n冗余电源连接。

2.如权利要求1所述的具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，所述第一电压检测电路由两个电阻串联组成，第二电压检测电路也由两个电阻串联组成，所述第一三极管的基极与第一电压检测电路的两个电阻之间的导线连接，第一三极管的集电极与第二电压检测电路的两个电阻之间的导线连接。

3.如权利要求2所述的具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，所述第一三极管为晶体管、MOS管或晶体管与MOS管的组合中的一种。

4.如权利要求1所述的具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，所述开关驱动电路包括第二三极管和电容，所述第二三极管为晶体管、MOS管或晶体管与MOS管的组合中的一种，电容的一端与第二三极管连接另一端接地，电容起到调慢第二三极管导通的时间的作用。

5.如权利要求4所述的具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，所述第二三极管为MOS管，所述第二三极管的栅极与第二电压检测电路的两个电阻之间的导线连接，第二三极管的源极接地，第二三极管的漏极与转换型继电器连接。

6.如权利要求1所述的具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，所述转换型继电器为动态转换型继电器或者静态转换型继电器。

7.如权利要求6所述的具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，所述继电器电路还包括二极管，二极管与转换型继电器连接。

8.如权利要求1所述的具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，第一电源切换控制回路的第一电压检测电路由电阻R1和电阻R2串联组成，电阻R1的一端与主电源连接另一端与电阻R2连接，电路R2的另一端接地；第一电源切换控制回路的第二电压检测电路由电阻R3和电阻R4串联连接，电阻R3的一端与第一冗余电源连接另一端与电阻R4连接，电阻R4的另一端接地；所述第一三极管为三极管Q1，第二三极管为三极管Q2,电容为电容C1，所述转换型继电器为继电器K1，二极管为二极管D1，继电器K1的中间引脚与所述自动切换电路的输出端口连接，继电器K1的常闭引脚与主电源连接，继电器K1的常开引脚与第二电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接。

9.如权利要求8所述的具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，第二电源切换控制回路的第一电压检测电路由电阻R5和电阻R6串联组成，电阻R5的一端与第一冗余电源连接另一端与电阻R6连接，电路R6的另一端接地；第二电源切换控制回路的第二电压检测电路由电阻R7和电阻R8串联连接，电阻R7的一端与第二冗余电源连接另一端与电阻R8连接，电阻R8的另一端接地；所述第一三极管为三极管Q3，所述第二三极管为三极管Q4,所述电容为电容C2，所述转换型继电器为继电器K2，二极管为二极管D2，继电器K2的中间引脚与继电器K1的常开引脚连接，继电器K2的常闭引脚与第一冗余电源连接，继电器K2的常开引脚与第三电源切换控制回路的转换型继电器的中间引脚连接或者与第二冗余电源连接。

10.如权利要求1所述的具有多层次冗余电源的自动切换电路，其特征在于，主电源和冗余电源上电时，继电器K1的中间引脚与常闭引脚连接，即主电源与所述自动切换电路的输出端口始终保持连接，主电源正常工作时，电阻R1和电阻R2对主电源电压进行采样分压后输出高电平到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极输出低电平到三极管Q2，下拉三极管Q2的输入脚使得三极管Q2关断，继电器K1始终保持中间引脚与常闭引脚连接，所述自动切换电路的输出端口始终与主电源连接；主电源出现工作异常时，第一电源切换控制回路的第一电压检测电路的电压下降，电阻R1和电阻R2对主电源电压进行采样分压后输出低电平到三极管Q1的基极，三极管Q1关断，电阻R4的电压升高，三极管Q2的门极电压上升，三极管Q2的门极电压上升达到门极开启的阈值时，三极管Q2导通，将继电器K1的线圈端下拉使得动作线圈导通，使得继电器K1的中间引脚与常开引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与第一冗余电源连接；当第一冗余电源出现工作异常时，第二电源切换控制回路的第一电压检测电路的电压下降，电阻R5和电阻R6对第一冗余电源电压进行采样分压后输出低电平到三极管Q3的基极，三极管Q3关断，电阻R8的电压升高，三极管Q4的门极电压上升，三极管Q4的门极电压上升达到门极开启的阈值时，三极管Q4导通，将继电器K2的线圈端下拉使得动作线圈导通，使得继电器K2的中间引脚与常开引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与第二冗余电源连接，以此类推；主电源恢复工作时，第一电源切换控制回路的第一电压检测电路输出高电平到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极输出低电平到三极管Q2，下拉三极管Q2的输入脚使得三极管Q2关断，继电器K1的线圈断开，继电器K1的中间引脚与常闭引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与主电源连接；第一冗余电源恢复工作时，第二电源切换控制回路的第一电压检测电路输出高电平到三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极输出低电平到三极管Q4，下拉三极管Q4的输入脚使得三极管Q4关断，继电器K2的线圈断开，继电器K2的中间引脚与常闭引脚连接，所述自动切换电路的输出端口与第一冗余电源连接，以此类推。

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