CN217087570U - 一种开关电源冗余电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开关电源冗余电路，包括开关管检测驱动芯片U1、第一电源、第一供电开关管、第一肖特基二极管D1、第一电源检测电路、第二电源、第二供电开关管、第二肖特基二极管D2、第二电源检测电路、第三电源、第三供电开关管、第三肖特基二极管D3和第三电源检测电路。本实用新型通过设置多路输入电源来为负载供电，开关管检测驱动芯片U1对各路电源检测电路输入的电压进行判断，根据优先级输出对应的电压驱动负载，当开关管检测驱动芯片U1损坏时，肖特基二极管D1，D2，D3将开始工作，为设备继续供电，增加了系统的可靠性；本实用新型提供的一种开关电源冗余电路同时采用多个电源供电，能够有效避免发生故障，实用性较强。

Description

一种开关电源冗余电路

技术领域

本实用新型涉及电源保护技术领域，尤其涉及一种开关电源冗余电路。

背景技术

冗余电源是用于服务器中的一种电源，是由两个完全一样的电源组成，由芯片控制电源进行负载均衡，当一个电源出现故障时，另一个电源马上可以接管其工作，在更换电源后，又是两个电源协同工作。冗余电源是为了实现服务器系统的高可用性。除了服务器之外，磁盘阵列系统应用也非常广泛。

现有的冗余电路多采用采用开关管导通关断控制，此方法效率高，需采用检测驱动开关管芯片，可靠性较低，若芯片损坏，设备将无法正常供电工作。因此有必要提供一种可靠性高的开关电源冗余电路。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种可靠性高的开关电源冗余电路，来解决背景技术中芯片损坏，设备将无法正常供电工作的技术问题。

本实用新型提供的一种开关电源冗余电路，包括开关管检测驱动芯片U1、第一电源、第一供电开关管、第一肖特基二极管D1、第一电源检测电路、第二电源、第二供电开关管、第二肖特基二极管D2、第二电源检测电路、第三电源、第三供电开关管、第三肖特基二极管D3和第三电源检测电路；

所述开关管检测驱动芯片U1的第一逻辑电源输入端通过第一电源检测电路与第一电源电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第一高端驱动电压输出端与第一供电开关管的栅极电性连接；

所述开关管检测驱动芯片U1的第二逻辑电源输入端通过第二电源检测电路与第二电源电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第二高端驱动电压输出端与第二供电开关管的栅极电性连接；

所述开关管检测驱动芯片U1的第三逻辑电源输入端通过第三电源检测电路与第三电源电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第三高端驱动电压输出端与第三供电开关管的栅极电性连接；

所述第一肖特基二极管D1的阳极与所述第一电源电性连接，阴极与负载电性连接；所述第二肖特基二极管D2的阳极与第二电源电性连接，阴极与负载电性连接；所述第三肖特基二极管D3的阳极与第三电源电性连接，阴极与负载电性连接。

在上述方案的基础上，优选的，所述开关管检测驱动芯片U1采用LTC4417控制器。

在上述方案的基础上，优选的，所述第一供电开关管包括MOS管Q1、MOS管Q2，所述LTC4416控制器的第十七引脚分别与所述MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极电性连接，所述MOS管Q1的漏极与第一电源电性连接，MOS管Q1的源极、MOS管Q2的源极均与LTC4416控制器的第十八引脚电性连接，MOS管Q2的漏极与负载电性连接；

所述第二供电开关管包括MOS管Q3、MOS管Q4，所述LTC4416控制器的第十五引脚分别与所述MOS管Q3的栅极和MOS管Q4的栅极电性连接，所述MOS管Q3的漏极与第二电源电性连接，MOS管Q4的源极、MOS管Q3的源极均与LTC4416控制器的第十六引脚电性连接，MOS管Q4的漏极与负载电性连接；

所述第三供电开关管包括MOS管Q5、MOS管Q6，所述LTC4416控制器的第十三引脚分别与所述MOS管Q5的栅极和MOS管Q6的栅极电性连接，所述MOS管Q5的漏极与第三电源电性连接，MOS管Q5的源极、MOS管Q6的源极均与LTC4416控制器的第十四引脚电性连接，MOS管Q4的漏极与负载电性连接。

在上述方案的基础上，优选的，所述第一电源检测电路包括电阻R1-R3；电阻R1的一端与第一电源电性连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、LTC4417控制器的第一引脚电性连接，电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、LTC4417控制器的第二引脚电性连接，电阻R3的另一端接地。

在上述方案的基础上，优选的，所述第二电源检测电路包括电阻R4-R6；电阻R1的一端与第二电源电性连接，电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端、LTC4417控制器的第三引脚电性连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端、LTC4417控制器的第四引脚电性连接，电阻R6的另一端接地.

在上述方案的基础上，优选的，所述第三电源检测电路包括电阻R7-R9；电阻R7的一端与第三电源电性连接，电阻R7的另一端分别与电阻R8的一端、LTC4417控制器的第五引脚电性连接，电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端、LTC4417控制器的第六引脚电性连接，电阻R3的另一端接地。

在上述方案的基础上，优选的，还包括电阻R10-R12；电阻R10的一端接LTC4417控制器的第七引脚，电阻R10的另一端接LTC4417控制器的第十二引脚，电阻R11的一端接LTC4417控制器的第八引脚，电阻R11的另一端接LTC4417控制器的第十二引脚，电阻R12的一端接LTC4417控制器的第九引脚，电阻R10的另一端接LTC4417控制器的第十二引脚，LTC4417控制器的第十二引脚接负载。

在上述方案的基础上，优选的，还包括第一滤波电路；第一滤波电路与负载并联。

在上述方案的基础上，优选的，还包括第一保护电路；第一保护电路与负载并联。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种开关电源冗余电路，具备以下有益效果：

(1)本实用新型提供的一种开关电源冗余电路，通过设置多路输入电源来为负载供电，开关管检测驱动芯片U1对各路电源检测电路输入的电压进行判断，根据优先级输出对应的电压驱动负载，当开关管检测驱动芯片U1损坏时，肖特基二极管D1，D2，D3将开始工作，为设备继续供电，增加了系统的可靠性；本实用新型提供的一种开关电源冗余电路同时采用多个电源供电，能够有效避免发生故障，实用性较强。

(2)本实用新型中采用MOS管进行导通关断控制，导热性更好，更加安全，在大功率环境下，解决了传统冗余电路存在的发热高，功损大的缺点，实现了在大功率下依旧可以实现低损高效的安全应用。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种开关电源冗余电路的电路原理图；

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例中的一种开关电源冗余电路，包括开关管检测驱动芯片U1、第一电源+V1、第一供电开关管、第一肖特基二极管D1、第一电源检测电路、第二电源+V2、第二供电开关管、第二肖特基二极管D2、第二电源检测电路、第三电源+V3、第三供电开关管、第三肖特基二极管D3和第三电源检测电路；所述开关管检测驱动芯片U1的第一逻辑电源输入端通过第一电源检测电路与第一电源电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第一高端驱动电压输出端与第一供电开关管的栅极电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第二逻辑电源输入端通过第二电源检测电路与第二电源电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第二高端驱动电压输出端与第二供电开关管的栅极电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第三逻辑电源输入端通过第三电源检测电路与第三电源电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第三高端驱动电压输出端与第三供电开关管的栅极电性连接；

所述第一肖特基二极管D1的阳极与所述第一电源+V1电性连接，阴极与负载VOUT电性连接；所述第二肖特基二极管D2的阳极与第二电源+V2电性连接，阴极与负载电性连接；所述第三肖特基二极管D3的阳极与第三电源+V3电性连接，阴极与负载VOUT电性连接。

本实施例中，以所述开关管检测驱动芯片U1采用LTC4417控制器为例进行说明。

所述第一供电开关管包括MOS管Q1、MOS管Q2，所述LTC4416控制器的第十七引脚分别与所述MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极电性连接，所述MOS管Q1的漏极与第一电源+V1电性连接，MOS管Q1的源极、MOS管Q2的源极均与LTC4416控制器的第十八引脚电性连接，MOS管Q2的漏极与负载VOUT电性连接；其中，LTC4416控制器的第十七引脚为第一高端驱动电压输出端。

所述第二供电开关管包括MOS管Q3、MOS管Q4，所述LTC4416控制器的第十五引脚分别与所述MOS管Q3的栅极和MOS管Q4的栅极电性连接，所述MOS管Q3的漏极与第二电源+V2电性连接，MOS管Q4的源极、MOS管Q3的源极均与LTC4416控制器的第十六引脚电性连接，MOS管Q4的漏极与负载VOUT电性连接；其中，LTC4416控制器的第十五引脚为第二高端驱动电压输出端。

所述第三供电开关管包括MOS管Q5、MOS管Q6，所述LTC4416控制器的第十三引脚分别与所述MOS管Q5的栅极和MOS管Q6的栅极电性连接，所述MOS管Q5的漏极与第三电源+V3电性连接，MOS管Q5的源极、MOS管Q6的源极均与LTC4416控制器的第十四引脚电性连接，MOS管Q4的漏极与负载VOUT电性连接；其中，LTC4416控制器的第十三引脚为第三高端驱动电压输出端。

优选的，所述第一电源检测电路包括电阻R1-R3；电阻R1的一端与第一电源电性连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、LTC4417控制器的第一引脚电性连接，电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、LTC4417控制器的第二引脚电性连接，电阻R3的另一端接地。

优选的，所述第二电源检测电路包括电阻R4-R6；电阻R1的一端与第二电源电性连接，电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端、LTC4417控制器的第三引脚电性连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端、LTC4417控制器的第四引脚电性连接，电阻R6的另一端接地.

优选的，所述第三电源检测电路包括电阻R7-R9；电阻R7的一端与第三电源电性连接，电阻R7的另一端分别与电阻R8的一端、LTC4417控制器的第五引脚电性连接，电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端、LTC4417控制器的第六引脚电性连接，电阻R3的另一端接地。

优选的，本实施例中的一种开关电源冗余电路还包括电阻R10-R12；电阻R10的一端接LTC4417控制器的第七引脚，电阻R10的另一端接LTC4417控制器的第十二引脚，电阻R11的一端接LTC4417控制器的第八引脚，电阻R11的另一端接LTC4417控制器的第十二引脚，电阻R12的一端接LTC4417控制器的第九引脚，电阻R10的另一端接LTC4417控制器的第十二引脚，LTC4417控制器的第十二引脚接负载VOUT。电阻R10-R12为上拉电阻，能够提高输出的稳定性。

在本实施例中，LTC4417控制器将输入的电源划分为不同优先级，按照优先级输出电压到负载VOUT，第一电源+V1为第一优先级，第二电源+V2为第二优先级，第三电源+V3为第三优先级。第一电源检测电路、第二电源检测电路、第三电源检测电路将各自采集到的电压传输至LTC4417控制器中，LTC4417控制器对电压信号的优先级进行判断，当第一电源+V1正常时，LTC4417控制器控制MOS管Q1、MOS管Q2导通，MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6关断，此时第一电源+V1工作供电。由于MOS管导通压降很小，小于0.1V，效率较高。第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2、第三肖特基二极管D3压降较大，在0.4-0.7V之间，所以第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2、第三肖特基二极管D3不工作；当第一电源+V1工作异常无输出时，当第二电源+V2正常时，LTC4417控制器控制MOS管Q3、MOS管Q4导通，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5、MOS管Q6关断，此时第二电源+V2工作供电；当第一电源+V1工作异常无输出时、第二电源+V2工作异常无输出，第三电源+V3正常时，LTC4417控制器控制MOS管Q5、MOS管Q6导通，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4关断，此时第三电源+V3工作供电。当开关管检测驱动芯片U1损坏时，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6均关断，设备将无法正常工作。此时，肖特基二极管D1，D2，D3将开始工作，为设备继续供电，增加了系统的可靠性。

值得注意的是，LTC4417控制器将输入的电源电压划分为不同优先级属于现有技术，可参考LTC4417控制器芯片手册上的具体内容，此处不多加赘述。

本实施例中的MOS管优选P沟道MOS管。

此外，本实施例中的一种开关电源冗余电路还包括第一滤波电路；第一滤波电路与负载VOUT并联，本实施例中，第一滤波电路为2个互相并联的极性电容C1和C2，极限电容的一端连接负载VOUT，另一端接地。

本实施例中的一种开关电源冗余电路还包括还包括第一保护电路；第一保护电路与负载VOUT并联，第三保护电路为TVS管D4，TVS管D4的负极连接负载VOUT，正极接地，对负载VOUT进行过流保护。

本实用新型提供的一种开关电源冗余电路，通过设置多路输入电源来为负载供电，开关管检测驱动芯片U1对各路电源检测电路输入的电压进行判断，根据优先级输出对应的电压驱动负载，当开关管检测驱动芯片U1损坏时，肖特基二极管D1，D2，D3将开始工作，为设备继续供电，增加了系统的可靠性；本实用新型提供的一种开关电源冗余电路同时采用多个电源供电，能够有效避免发生故障，实用性较强。

本实用新型中采用MOS管进行导通关断控制，导热性更好，更加安全，在大功率环境下，解决了传统冗余电路存在的发热高，功损大的缺点，实现了在大功率下依旧可以实现低损高效的安全应用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种开关电源冗余电路，其特征在于，包括开关管检测驱动芯片U1、第一电源、第一供电开关管、第一肖特基二极管D1、第一电源检测电路、第二电源、第二供电开关管、第二肖特基二极管D2、第二电源检测电路、第三电源、第三供电开关管、第三肖特基二极管D3和第三电源检测电路；

所述开关管检测驱动芯片U1的第一逻辑电源输入端通过第一电源检测电路与第一电源电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第一高端驱动电压输出端与第一供电开关管的栅极电性连接；

所述开关管检测驱动芯片U1的第二逻辑电源输入端通过第二电源检测电路与第二电源电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第二高端驱动电压输出端与第二供电开关管的栅极电性连接；

所述开关管检测驱动芯片U1的第三逻辑电源输入端通过第三电源检测电路与第三电源电性连接；所述开关管检测驱动芯片U1的第三高端驱动电压输出端与第三供电开关管的栅极电性连接；

所述第一肖特基二极管D1的阳极与所述第一电源电性连接，阴极与负载电性连接；所述第二肖特基二极管D2的阳极与第二电源电性连接，阴极与负载电性连接；所述第三肖特基二极管D3的阳极与第三电源电性连接，阴极与负载电性连接。

2.如权利要求1所述的一种开关电源冗余电路，其特征在于：所述开关管检测驱动芯片U1采用LTC4417控制器。

3.如权利要求2所述的一种开关电源冗余电路，其特征在于：所述第一供电开关管包括MOS管Q1、MOS管Q2，所述LTC4416控制器的第十七引脚分别与所述MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极电性连接，所述MOS管Q1的漏极与第一电源电性连接，MOS管Q1的源极、MOS管Q2的源极均与LTC4416控制器的第十八引脚电性连接，MOS管Q2 的漏极与负载电性连接；

所述第二供电开关管包括MOS管Q3、MOS管Q4，所述LTC4416控制器的第十五引脚分别与所述MOS管Q3的栅极和MOS管Q4的栅极电性连接，所述MOS管Q3的漏极与第二电源电性连接，MOS管Q4的源极、MOS管Q3的源极均与LTC4416控制器的第十六引脚电性连接，MOS管Q4的漏极与负载电性连接；

所述第三供电开关管包括MOS管Q5、MOS管Q6，所述LTC4416控制器的第十三引脚分别与所述MOS管Q5的栅极和MOS管Q6的栅极电性连接，所述MOS管Q5的漏极与第三电源电性连接，MOS管Q5的源极、MOS管Q6的源极均与LTC4416控制器的第十四引脚电性连接，MOS管Q4的漏极与负载电性连接。

4.如权利要求2所述的一种开关电源冗余电路，其特征在于：所述第一电源检测电路包括电阻R1-R3；电阻R1的一端与第一电源电性连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、LTC4417控制器的第一引脚电性连接，电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、LTC4417控制器的第二引脚电性连接，电阻R3的另一端接地。

5.如权利要求2所述的一种开关电源冗余电路，其特征在于：所述第二电源检测电路包括电阻R4-R6；电阻R1的一端与第二电源电性连接，电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端、LTC4417控制器的第三引脚电性连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端、LTC4417控制器的第四引脚电性连接，电阻R6的另一端接地。

6.如权利要求2所述的一种开关电源冗余电路，其特征在于：所述第三电源检测电路包括电阻R7-R9；电阻R7的一端与第三电源电性连接，电阻R7的另一端分别与电阻R8的一端、LTC4417控制器的第五引脚电性连接，电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端、LTC4417控制器的第六引脚电性连接，电阻R3的另一端接地。

7.如权利要求2所述的一种开关电源冗余电路，其特征在于：还包括电阻R10-R12；电阻R10的一端接LTC4417控制器的第七引脚，电阻R10的另一端接LTC4417控制器的第十二引脚，电阻R11的一端接LTC4417控制器的第八引脚，电阻R11的另一端接LTC4417控制器的第十二引脚，电阻R12的一端接LTC4417控制器的第九引脚，电阻R10的另一端接LTC4417控制器的第十二引脚，LTC4417控制器的第十二引脚接负载。

8.如权利要求1所述的一种开关电源冗余电路，其特征在于，还包括第一滤波电路；第一滤波电路与负载并联。

9.如权利要求8所述的一种开关电源冗余电路，其特征在于，还包括第一保护电路；第一保护电路与负载并联。

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