CN2854885Y

CN2854885Y - 高可靠性的开关电源并机系统及其输出过压保护电路

Info

Publication number: CN2854885Y
Application number: CN 200520121218
Authority: CN
Inventors: 钟启豪; 李战伟; 王庆棉; 邓细平; 张俊杰; 张立元
Original assignee: SHENZHEN VAPEL POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN VAPEL POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2015-12-23

Abstract

本实用新型公开一种高可靠性的开关电源并机系统及其输出过压保护电路，输出过压保护电路包括脉动电压检测电路（1）、常规过压保护电路（2），脉动电压检测电路具有用于连接开关电源电压输出端的取样输入输，脉动电压检测电路输出端与常规过压保护电路输入端连接，常规过压保护电路输出端用于输出过压保护信号。本实用新型通过脉动电压检测电路，把开关电源输出端的脉动电压进行峰值取样，得到能够反映峰值电压的直流电平，此直流电平再作用于常规过压保护取样电路，让电路实现由于各种原因在电源的输出端产生脉动电压时，本实用新型也能进行过压保护，大大提高了开关电源的可靠性，保护使用电源的系统不断电工作、不被烧毁。

Description

高可靠性的开关电源并机系统及其输出过压保护电路

【技术领域】

本实用新型涉及开关电源并机系统及其输出过压保护电路。

【背景技术】

现在有很多设备对电源的可靠性要求越来越高，如生命保障系统、航天系统、一些重要的通讯系统。这些系统一旦停止工作，甚至停止几秒钟，都会带来无法估量的损失。电源作为系统的动力之源，更不能够出任何的问题，因此，这些系统对电源的可靠性要求也极高，这些系统所用电源设计初始一般均选择了N+1冗余的并机形式工作。并机工作的目的是为了一台电源失效，不影响整个并机系统的工作，这样就要求并机电源系统中一台单电源无论以何种形式损坏，都不能引起电源并机系统的损坏及故障，否则也失去了采用并机系统的意义。但是理论和历史经验证明，电源中某些元件的失效或损坏还是会引起整个并机系统的故障，严重的会引起使用电源的系统烧毁，甚至起火，引起重大事故。比如对电源拓扑结构为正激或其它必须用续流电感才能工作的电源，输出续流电感因工艺或其它原因导致匝间短路时，输出此时会出现频率很高的脉动电压，输出滤波电容会因纹波电流过大而相继烧毁，如图1、图2、图3所示常规过压保护不能动作，对高频的脉动电压成分常规过压电路不能保护的原因主要有：

1、为增强过压保护的抗干扰能力，在过压保护时，有电阻R3和C2电容的抗干扰及延时电路。

2、当脉动电压的频率较高时，比较器因带宽限制原因，响应速度不足，反应不过来。

如图1、图2、图3所示为三种现有技术的常规过压保护电路，这些电路的共同特点是它们只能检测比较稳定的直流电，为电源输出端的平均电压取样，对于电源由于各种原因引起的脉动电压无法进行输出过压保护。当电源由于各种原因产生的较大的脉动电压时，会对应用电源的系统造成损坏，使这些系统整体崩溃，造成不可估量的损失。

【发明内容】

本实用新型的目的就是为了解决以上问题，提供一种高可靠性开关电源及其输出过压保护电路。

为实现上述目的，本实用新型提出一种高可靠性的输出过压保护电路，包括常规过压保护电路，还包括脉动电压检测电路，所述脉动电压检测电路具有用于连接开关电源电压输出端的取样输入输，所述脉动电压检测电路输出端与所述常规过压保护电路输入端连接，所述常规过压保护电路输出端用于输出过压保护信号。

上述的输出过压保护电路，所述脉动电压检测电路包括峰值取样模块、延时充放电模块，所述峰值取样模块输入端用于与所述开关电源电压输出端连接，所述延时充放电模块输入端与所述峰值取样模块输出端连接，所述延时充放电模块输出端接地或与所述峰值取样模块输入端连接。

所述峰值取样模块包括脉动电压的取样二极管，所述取样二极管的阳极连接并机开关电源的输出电压；所述充放电模块包括延时充放电电容、放电限流电阻，二者构成并联支路，一端与所述取样二极管的阴极耦合，另一端接地。

或所述峰值取样模块包括脉动电压的取样二极管，所述取样二极管的阳极连接并机开关电源的输出电压；所述充放电模块包括延时充放电电容、放电限流电阻，二者一端共接于所述峰值取样模块输出端，放电限流电阻另一端与所述取样二极管阳极连接，延时充放电电容另一端接地。

所述峰值取样模块还包括充电限流电阻，串接于所述取样二极管(D1)阴极与所述充放电模块之间。

同时本发明提出了一种高可靠性的开关电源并机系统，包括开关电源、常规过压保护电路，所述常规过压保护电路与所述开关电源电压输出端耦合；还包括脉动电压检测电路，所述脉动电压检测电路具有用于连接开关电源电压输出端的取样输入输，所述脉动电压检测电路输出端与所述常规过压保护电路输入端连接，所述常规过压保护电路输出端用于输出过压保护信号。

上述的开关电源并机系统，所述脉动电压检测电路包括峰值取样模块、延时充放电模块，所述峰值取样模块输入端用于与所述开关电源电压输出端连接，所述延时充放电模块输入端与所述峰值取样模块输出端连接，所述延时充放电模块输出端接地或与所述峰值取样模块输入端连接。

所述峰值取样模块还包括充电限流电阻，串接于所述取样二极管阴极与所述充放电模块之间。

由于采用了以上的方案，带来了如下的有益效果：

本实用新型通过脉动电压检测电路，把开关电源输出端VOUT的脉动电压进行峰值取样，得到能够反映VOUT峰值电压的直流电平，此直流电平再作用于常规过压保护取样电路，让电路实现由于各种原因在电源的输出端VOUT产生脉动电压时，本实用新型也能进行过压保护，大大提高了开关电源的可靠性，保护使用电源的系统不断电工作或烧毁。

本电路已在开关电源中做了大量实验，实验证明，此电路能够很好地对由于各种原因引起电源输出端产生脉动电压成分的波形进行输出过压保护，实现失效的电源安全脱离系统，而不影响使用电源的系统可靠性，不会对系统造成任何损坏，当电源如果再应用N+1冗余的并联系统时，可实现失效电源单独脱离并机电源系统，不会影响并机电源系统中其它电源的正常工作，其电路工作稳定可靠。

本实用新型的电路简单可靠，易实现，成本低廉。

【附图说明】

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

附图1、图2、图3为现有技术的三种常规过压保护电路图；

附图4为本实用新型电路实施例一的输出过压保护电路原理图；

附图5为本实用新型电路VOUT处脉动电压成分的波形图举例；

附图6为本实用新型电路实施例二的输出过压保护电路原理图；

附图7为本实用新型电路实施例三的输出过压保护电路原理图；

附图8为本实用新型电路实施例四的输出过压保护电路原理图；

附图9是本实用新型的开关电源并机系统结构示意图。

【具体实施方式】

以下附图的具体实施电路对本实用新型电路做详细的描述。

实施例一：本例采用如图1所示的常规过压保护电路2，增加如附图4所示的脉动电压检测电路1，与常规过压保护电路2组成串联形式。脉动电压检测电路1包括峰值取样模块、延时充放电模块，峰值取样模块包括脉动电压的取样二极管D1、充电限流电阻R1，二者串联，取样二极管D1阳极连接并机开关电源的输出电压VOUT；充放电模块包括延时充放电电容C1、放电限流电阻R2，二者一端共接于峰值取样模块充电限流电阻R1的一端，放电限流电阻R2另一端与取样二极管D1阳极连接，延时充放电电容C1另一端接地。

当输出端由于各种原因出现如图5所示的波形或准正弦波等脉动波形时，这个波形的幅值当大于电容C1上的电压时，会通过峰值取样二极管D1、限流电阻R1和R2的并联网络给电容C1充电，在脉动波形的低点，电容C1的放电是通过放电电阻R2实现的。当然电容C1的电量也会通过常规过压保护电路2的电阻R3、R4放电，但在电路参数的设计上，电阻R3、R4的阻值远大于R2的阻值，电容C1的放电基本是通过R2电阻完成的。忽略电阻R3与R4的放电作用，从电路中可看出，电容C1的充电快，但放电慢，这样在检测到脉动波形时，随着每一个脉动波形作用于此电路，电容C1上的电压也逐步升高。电容C1上的电压升高的速度与时间可通过调节R1、R2和C1的参数来实现。由此，通过脉动电压检测电路1，就把输出端VOUT的脉动电压进行了峰值取样，在电路的VA点得到能够反映VOUT峰值电压的直流电平，这个直流电平再作用于常规过压保护取样电路2，让电路实现由于各种原因在电源的输出端VOUT产生脉动电压的波形也能进行过压保护，保护使用电源的系统不被断电或烧毁。

实施例二：如附图6所示，本例与实施例一的不同之处在于给延时充放电电容C1放电的放电阻流电阻R2与电容C1并联在一起，构成并联支路，并联支路的输入端接峰值取样模块输出端，并联支路的另一端接地。

实施例三：如附图7所示，本例与实施例一的不同之处在于峰值取样模块不设置充电限流电阻R1。

实施例四：如附图8所示，本例与实施例三的不同之处在于延时充放电电容C1放电的放电阻流电阻R2与电容C1并联在一起，构成并联支路，并联支路的输入端接峰值取样模块输出端，并联支路的另一端接地。

如图9所示，为本实用新型的开关电源并机系统原理图，开关电源1，开关电源2....开关电源N指并机的第一台电源，第二台电源，第N台电源。在并机系统中增设本实用新型的输出过压保护电路，此电路能够很好地对由于各种原因引起电源输出端产生脉动电压成分的波形进行输出过压保护，实现失效的电源安全脱离系统，而不影响使用电源的系统可靠性，不会对系统造成任何损坏，当电源如果再应用N+1冗余的并联系统时，可实现失效电源单独脱离并机电源系统，不会影响并机电源系统中其它电源的正常工作，其电路工作稳定可靠。

Claims

1、一种高可靠性的输出过压保护电路，包括常规过压保护电路(2)，其特征是：还包括脉动电压检测电路，所述脉动电压检测电路具有用于连接开关电源电压输出端(VOUT)的取样输入输，所述脉动电压检测电路输出端与所述常规过压保护电路输入端连接，所述常规过压保护电路输出端用于输出过压保护信号。

2、如权利要求1所述的输出过压保护电路，其特征是：所述脉动电压检测电路包括峰值取样模块、延时充放电模块，所述峰值取样模块输入端用于与所述开关电源电压输出端连接，所述延时充放电模块输入端与所述峰值取样模块输出端连接，所述延时充放电模块输出端接地或与所述峰值取样模块输入端连接。

3、如权利要求2所述的输出过压保护电路，其特征是：所述峰值取样模块包括脉动电压的取样二极管(D1)，所述取样二极管(D1)的阳极连接并机开关电源的输出电压(VOUT)；所述充放电模块包括延时充放电电容(C1)、放电限流电阻(R2)，二者构成并联支路，一端与所述取样二极管(D1)的阴极耦合，另一端接地。

4、如权利要求2所述的输出过压保护电路，其特征是：所述峰值取样模块包括脉动电压的取样二极管(D1)，所述取样二极管(D1)的阳极连接并机开关电源的输出电压(VOUT)；所述充放电模块包括延时充放电电容(C1)、放电限流电阻(R2)，二者一端共接于所述峰值取样模块输出端，放电限流电阻(R2)另一端与所述取样二极管(D1)阳极连接，延时充放电电容(C1)另一端接地。

5、如权利要求3或4所述的输出过压保护电路，其特征是：所述峰值取样模块还包括充电限流电阻(R1)，串接于所述取样二极管(D1)阴极与所述充放电模块之间。

6、一种高可靠性的开关电源并机系统，包括开关电源、常规过压保护电路(2)，所述常规过压保护电路与所述开关电源电压输出端(VOUT)耦合；其特征是：还包括脉动电压检测电路，所述脉动电压检测电路具有用于连接开关电源电压输出端(VOUT)的取样输入输，所述脉动电压检测电路输出端与所述常规过压保护电路输入端连接，所述常规过压保护电路输出端用于输出过压保护信号。

7、如权利要求6所述的开关电源并机系统，其特征是：所述脉动电压检测电路包括峰值取样模块、延时充放电模块，所述峰值取样模块输入端用于与所述开关电源电压输出端连接，所述延时充放电模块输入端与所述峰值取样模块输出端连接，所述延时充放电模块输出端接地或与所述峰值取样模块输入端连接。

8、如权利要求7所述的开关电源并机系统，其特征是：所述峰值取样模块包括脉动电压的取样二极管(D1)，所述取样二极管(D1)的阳极连接并机开关电源的输出电压(VOUT)；所述充放电模块包括延时充放电电容(C1)、放电限流电阻(R2)，二者构成并联支路，一端与所述取样二极管(D1)的阴极耦合，另一端接地。

9、如权利要求7所述的开关电源并机系统，其特征是：所述峰值取样模块包括脉动电压的取样二极管(D1)，所述取样二极管(D1)的阳极连接并机开关电源的输出电压(VOUT)；所述充放电模块包括延时充放电电容(C1)、放电限流电阻(R2)，二者一端共接于所述峰值取样模块输出端，放电限流电阻(R2)另一端与所述取样二极管(D1)阳极连接，延时充放电电容(C1)另一端接地。

10、如权利要求8或9所述的开关电源并机系统，其特征是：所述峰值取样模块还包括充电限流电阻(R1)，串接于所述取样二极管(D1)阴极与所述充放电模块之间。