本實用新型涉及冗余電源領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種冷冗余控制電路及冗余電源。

背景技術(shù)：

冗余電源廣泛使用于服務(wù)器、路由器和交換機等對可靠性要求較高的設(shè)備中。冗余電源系統(tǒng)中，通常包括兩個或兩個以上的電源模塊，多個電源模塊平均承擔(dān)系統(tǒng)負荷。當(dāng)兩個電源模塊共同工作，且整個冗余電源總輸出負載低于每個電源模塊額定負載的70％左右時，電源利用效率低。應(yīng)當(dāng)將其中一個電源模塊的輸出電壓進行調(diào)整以實現(xiàn)一個電源模塊承擔(dān)所有負載，另一個電源模塊處于待機狀態(tài)，以保證供電電源模塊出現(xiàn)故障時，待機電源模塊可順利接收負載以保證整個電源系統(tǒng)能不間斷使用，即實現(xiàn)冷冗余功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種冷冗余控制電路及冗余電源。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種冷冗余控制電路，用于冗余電源，包括：

與電源模塊輸出端連接，用于采樣輸出電壓并輸出反饋信號的反饋電路；

與所述反饋電路連接，用于接收所述反饋信號，并根據(jù)總線電壓以及所述反饋信號調(diào)控所述電源模塊工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)電路；

連接在所述電源模塊輸出端與冗余電源總線之間，用于根據(jù)所述電源模塊的工作狀態(tài)控制所述電源模塊是否為負載供電的隔離電路。

優(yōu)選地，還包括與所述調(diào)節(jié)電路以及所述電源模塊輸出端連接用于穩(wěn)定所述電源模塊輸出電壓和電流的均流控制電路。

優(yōu)選地，所述反饋電路包括第一電阻、第二電阻、第四電阻、第一電容以及第一二極管；

所述電源模塊輸出端與所述第一二極管的正極、所述第一電容的第二端以及所述第二電阻的第二端連接，所述第一二極管的負極與冗余電源總線輸出端連接；所述第一電容的第一端與所述第一電阻的第二端連接，所述第一電阻的第一端與所述第二電阻的第一端以及所述第四電阻的第一端連接；所述第四電阻的第二端與所述調(diào)節(jié)電路連接。

優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)電路包括MCU，第六電阻、第八電阻、第九電阻、第二電容、第三電容以及第一MOS管；

所述MCU的反饋引腳與所述第四電阻的第二端、所述第六電阻的第一端以及所述第八電阻的第一端連接；所述第六電阻的第二端與所述第二電容的第一端以及所述第九電阻的第一端連接；所述第二電容的第二端連接參考地，所述第九電阻的第二端與所述第一MOS管的漏極連接；所述第八電阻的第二端與所述第三電容的第二端以及所述第一MOS管的源極連接參考地；

所述MCU的輸出引腳與所述第三電容的第一端以及所述第一MOS管的柵極連接；所述MCU的輸入引腳與冗余電源總線連接，用于采集總線電壓；

當(dāng)所述冗余電源的總輸出負載大于冷冗余控制閾值時，所述冗余電源各電源模塊的MCU的輸出引腳輸出高電平，所述電源模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓，處于正常工作狀態(tài)；

當(dāng)所述冗余電源的總輸出負載不大于冷冗余控制閾值時，所述冗余電源其中一個電源模塊MCU的輸出引腳輸出低電平，所述其中一個電源模塊輸出電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，進入待機狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述均流控制電路包括：第三電阻、第五電阻、第七電阻、第四電容、第二MOS管以及三極管；

所述第七電阻的第一端為均流控制信號輸入端，所述第七電阻的第二端與所述第四電容的第一端以及所述三極管的基極連接；所述三極管的發(fā)射極與所述第五電阻的第一端連接，所述第五電阻的第二端與所述第二MOS管的漏極連接；所述第二MOS管的柵極與所述MCU的輸出引腳連接；所述第二MOS管的源極和所述第四電容的第二端連接參考地；所述三極管的集電極和所述第三電阻的第一端與所述第二電阻的第二端和所述第一二極管的正極連接；所述第三電阻的第二端與隔離電路連接；

當(dāng)所述電源模塊處于正常工作狀態(tài)，所述第二MOS管導(dǎo)通，所述均流控制電路正常工作；

當(dāng)所述電源模塊處于待機狀態(tài)，所述第二MOS管關(guān)斷，所述均流控制電路不工作。

優(yōu)選地，所述隔離電路包括第二二極管，所述第二二極管的正極與所述電源模塊輸出端連接，其負極與所述冗余電源總線連接；

當(dāng)所述電源模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓，所述第二二極管導(dǎo)通，所述電源模塊為負載供電；

當(dāng)所述電源模塊輸出電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，所述第二二極管截止；所述電源模塊不為負載供電。

優(yōu)選地，所述隔離電路包括第三MOS管，所述第三MOS管的漏極與所述電源模塊輸出端連接，其源極與冗余電源總線連接；

當(dāng)所述電源模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓，所述第三MOS管導(dǎo)通，所述電源模塊為負載供電；

當(dāng)所述電源模塊輸出電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，所述第三MOS管截止；所述電源模塊不為負載供電。

本實用新型還提供一種冗余電源，包括至少兩個電源模塊，所述電源模塊內(nèi)設(shè)有上述的冷冗余控制電路。

本實用新型的冷冗余控制電路，根據(jù)總線電壓判斷發(fā)生電量冗余情況時，啟動冷冗余控制，其中一個電源模塊的調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)輸出電壓使其低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，隔離電路截止，使該電源模塊不為負載供電，處于待機狀態(tài)。調(diào)節(jié)電路接收反饋電路的反饋信號，根據(jù)該反饋信號以及總線電壓維持其輸出電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，當(dāng)單獨供電的電源模塊故障時，待機電源模塊順利接收負載，整個冗余電源輸出電壓變化范圍小，對負載不會產(chǎn)生較大影響。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型冗余電源一實施例的原理框圖；

圖2是圖1所示電源模塊的冷冗余控制電路圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。

針對冗余電源在實際工作中出現(xiàn)電源最大負載能力遠大于實際負載而引起的電源利用效率低的問題，本實用新型提出了一種帶有冷冗余控制電路的冗余電源。圖1示出了本實用新型冗余電源的一種實施例，該冗余電源包括兩個電源模塊，每個電源模塊包括主電路和冷冗余控制電路。主電路通常包括輸入濾波電路和功率變化電路等(因為該部分電路并非本實用新型的改進點，所以圖中未示出)。如圖1所示，冷冗余控制電路包括與電源模塊輸出端連接，用于采樣輸出電壓并輸出反饋信號的反饋電路2；與反饋電路2連接，用于接收反饋信號，并根據(jù)總線電壓以及反饋信號調(diào)控電源模塊工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)電路1；連接在電源模塊輸出端與冗余電源總線之間，用于根據(jù)電源模塊的工作狀態(tài)控制電源模塊是否為負載供電的隔離電路4。

上述電路的工作原理如下：

冗余電源啟動后，第一電源模塊與第二電源模塊共同工作，兩個電源模塊同時為負載供電。冗余電源總線連接負載，當(dāng)負載越大時，總線電壓越高。在調(diào)節(jié)電路1中預(yù)先設(shè)定冷冗余控制閾值，即總線電壓值。每個電源模塊的調(diào)節(jié)電路1根據(jù)總線電壓大小即可判斷該冗余電源是否存在電量冗余的情況。

當(dāng)不存在電量冗余時，調(diào)節(jié)電路1控制電源模塊正常工作，輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓，隔離電路4導(dǎo)通，電源模塊正常為負載供電。

當(dāng)存在電量冗余時，啟動冷冗余控制，其中一個電源模塊的調(diào)節(jié)電路1調(diào)節(jié)該電源模塊輸出電壓使其低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，隔離電路4截止，電源模塊不為負載供電，處于待機狀態(tài)。調(diào)節(jié)電路1接收反饋電路2的反饋信號，根據(jù)該反饋信號以及總線電壓維持其輸出電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓。

當(dāng)單獨供電的電源模塊故障時，待機電源模塊的調(diào)節(jié)電路1根據(jù)反饋信號判斷自身正處于待機狀態(tài)，根據(jù)總線電壓變化判斷此時應(yīng)向負載供電，調(diào)節(jié)電路1調(diào)節(jié)電源模塊輸出電壓升高至標(biāo)準(zhǔn)電壓，隔離電路4導(dǎo)通，該電源模塊順利接收負載，為其供電。

由于現(xiàn)有冗余電源通常具有穩(wěn)壓、均流功能，當(dāng)調(diào)節(jié)電路1調(diào)低電源模塊的輸出電壓時，電路中均流信號會影響冷冗余控制的調(diào)節(jié)電壓點。所以，本實用新型的冷冗余控制電路中還包括與調(diào)節(jié)電路1以及電源模塊輸出端連接用于穩(wěn)定電源模塊輸出電壓和電流的均流控制電路3。該均流控制電路3受調(diào)節(jié)電路1的控制，當(dāng)啟動冷冗余控制時，調(diào)節(jié)電路1控制均流控制電路3不工作，避免影響冷冗余控制的調(diào)節(jié)電壓點。當(dāng)電源模塊正常工作時，調(diào)節(jié)電路1控制均流控制電路3正常工作。

如圖2示出了本實用新型的冷冗余控制電路一實施例的電路圖。該冷冗余控制電路包括：反饋電路2、調(diào)節(jié)電路1、均流控制電路3以及隔離電路4。

反饋電路2包括第一電阻R1、第二電阻R2、第四電阻R4、第一電容C1以及第一二極管D1；電源模塊輸出端與第一二極管D1的正極、第一電容C1的第二端以及第二電阻R2的第二端連接，第一二極管D1的負極與冗余電源總線輸出端連接；第一電容C1的第一端與第一電阻R1的第二端連接，第一電阻R1的第一端與第二電阻R2的第一端以及第四電阻R4的第一端連接；第四電阻R4的第二端與調(diào)節(jié)電路1連接。

調(diào)節(jié)電路1包括MCU，第六電阻R6、第八電阻R8、第九電阻R9、第二電容C2、第三電容C3以及第一MOS管Q1；

MCU的反饋引腳與第四電阻R4的第二端、第六電阻R6的第一端以及第八電阻R8的第一端連接；第六電阻R6的第二端與第二電容C2的第一端以及第九電阻R9的第一端連接；第二電容C2的第二端連接參考地，第九電阻R9的第二端與第一MOS管Q1的漏極連接；第八電阻R8的第二端與第三電容C3的第二端以及第一MOS管Q1的源極連接參考地；

MCU的輸出引腳與第三電容C3的第一端以及第一MOS管Q1的柵極連接；MCU的輸入引腳與冗余電源總線連接，用于采集總線電壓；

當(dāng)冗余電源的總輸出負載大于冷冗余控制閾值時，冗余電源各電源模塊的MCU的輸出引腳輸出高電平，電源模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓，處于正常工作狀態(tài)；

當(dāng)冗余電源的總輸出負載不大于冷冗余控制閾值時，冗余電源其中一個電源模塊MCU的輸出引腳輸出低電平，其中一個電源模塊輸出電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，進入待機狀態(tài)。

均流控制電路3包括：第三電阻R3、第五電阻R5、第七電阻R7、第四電容C4、第二MOS管Q2以及三極管Q3；

第七電阻R7的第一端為均流控制信號輸入端，第七電阻R7的第二端與第四電容C4的第一端以及三極管Q3的基極連接；三極管Q3的發(fā)射極與第五電阻R5的第一端連接，第五電阻R5的第二端與第二MOS管Q2的漏極連接；第二MOS管Q2的柵極與MCU的輸出引腳連接；第二MOS管Q2的源極和第四電容C4的第二端連接參考地；三極管Q3的集電極和第三電阻R3的第一端與第二電阻R2的第二端和第一二極管D1的正極連接；第三電阻R3的第二端與隔離電路4連接；

當(dāng)電源模塊處于正常工作狀態(tài)，第二MOS管Q2導(dǎo)通，均流控制電路3正常工作；

當(dāng)電源模塊處于待機狀態(tài)，第二MOS管Q2關(guān)斷，均流控制電路3不工作。

隔離電路4包括第二二極管D2，第二二極管D2的正極與電源模塊輸出端連接，其負極與冗余電源總線連接；

當(dāng)電源模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓，第二二極管D2導(dǎo)通，電源模塊為負載供電；

當(dāng)電源模塊輸出電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，第二二極管D2截止；電源模塊不為負載供電。

具體地，該冷冗余控制電路的工作原理如下：

每個電源模塊中均有一個冷冗余控制電路。其MCU中預(yù)先寫入有冷冗余控制閾值以及該電源模塊在并機電源中的地址位信息。例如，第一電源模塊的地址位信息為1，第二電源模塊的地址為信息為2。

當(dāng)圖1所示的冗余電源正常開機后，電源模塊輸出電壓Va由主電路(圖中未示出)提供，電源模塊輸出電壓Va經(jīng)第三電阻R3流經(jīng)反饋環(huán)路中的第二電阻R2、第四電阻R4后流向MCU的反饋引腳。MCU的輸入端(圖2中未示出)采集帶載總線電壓Vbus，當(dāng)帶載總線電壓值大于MCU內(nèi)寫入的冷冗余控制閾值，即不存在電量冗余的情況時。每個電源模塊MCU的輸出端OUT輸出高電平，第一MOS管Q1導(dǎo)通，反饋電路2的下偏電阻為第六電阻R6、第八電阻R8以及第九電阻R9。下偏電阻變小，MCU為將反饋引腳FB的電壓穩(wěn)定在2.5V，輸出控制信號至主電路中的功率變換電路，功率變換電路通過調(diào)節(jié)占空比控制電源模塊輸出電壓Va為標(biāo)準(zhǔn)電壓12V。12V標(biāo)準(zhǔn)電壓大于第二二極管D2的導(dǎo)通電壓，第二二極管D2導(dǎo)通，該電源模塊為負載供電。

由于MCU輸出端OUT輸出高電平，第二MOS管Q2導(dǎo)通，均流控制信號通過三極管Q3的集電極輸出控制信號值電源模塊輸出端Va，實現(xiàn)穩(wěn)壓和穩(wěn)流功能。當(dāng)電源模塊輸出端到負載端(即總線電壓輸出端)的線路距離較長時，將產(chǎn)生功率損耗。此時第一二極管D1的負極端電壓為負載端電壓，正極端電壓為電源模塊輸出端電壓Va，負極端電壓小于正極端電壓，第一二極管D1導(dǎo)通。第三電阻R3上產(chǎn)生差壓促使電源模塊輸出電壓升高，并經(jīng)第三電阻R3、第一二極管D1流向負載端，提升負載端的電壓以彌補電線線路較長產(chǎn)生的損耗。

輸出負載降低，則總線電壓降低。當(dāng)總線電壓小于或等于冷冗余控制閾值時，MCU判斷電源模塊的地址位，地址排位順序在前的電源模塊MCU控制將本電源模塊置于待機狀態(tài)。在本實施例中，第一電源模塊的MCU的輸出端OUT輸出低電平，第一MOS管Q1關(guān)斷，反饋電路2的下偏電阻為第八電阻R8。下偏電阻變大，MCU為將反饋引腳FB的電壓穩(wěn)定在2.5V，輸出控制信號至主電路中的功率變換電路，功率變換電路通過調(diào)節(jié)占空比調(diào)低電源模塊輸出電壓Va為11.6V。11.6V電壓小于第二二極管D2的導(dǎo)通電壓，第二二極管D2截止，該電源模塊不為負載供電，處于待機狀態(tài)。可以理解的時，該電源模塊在此時仍處于有電壓輸出，只是由于第二二極管D2的截止作用，使其電壓無法輸出至負載。第二電源模塊正常輸出12V電壓至負載。

由于MCU輸出端OUT輸出低電平，第二MOS管Q2關(guān)斷，三極管Q3截止，均流控制信號無法通過三極管Q3輸出控制信號值電源模塊輸出端Va。此時第一二極管D1的負極端電壓為負載端電壓12V，正極端電壓為電源模塊輸出端電壓Va即11.6V，負極端電壓大于正極端電壓，第一二極管D1截止。

當(dāng)單獨供電的電源模塊故障時，待機電源模塊的MCU根據(jù)反饋信號判斷自身正處于待機狀態(tài)，根據(jù)總線電壓變化判斷此時應(yīng)向負載供電。MCU的輸出端OUT輸出高電平，第一MOS管Q1導(dǎo)通，反饋電路2的下偏電阻為第六電阻R6、第八電阻R8以及第九電阻R9。下偏電阻變小，MCU為將反饋引腳FB的電壓穩(wěn)定在2.5V，輸出控制信號至主電路中的功率變換電路，功率變換電路通過調(diào)節(jié)占空比控制電源模塊輸出電壓Va為標(biāo)準(zhǔn)電壓12V。12V標(biāo)準(zhǔn)電壓大于第二二極管D2的導(dǎo)通電壓，第二二極管D2導(dǎo)通，該電源模塊為負載供電。

在一些實施例中，選用MOS管作為隔離電路4。具體地，第三MOS管的漏極與電源模塊輸出端連接，其源極與冗余電源總線連接；

當(dāng)電源模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓，第三MOS管導(dǎo)通，電源模塊為負載供電；

當(dāng)電源模塊輸出電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，第三MOS管截止；電源模塊不為負載供電。

可以理解的，可以根據(jù)其他方式來判斷應(yīng)該將哪個電源模塊作為待機的備用電源，例如，選擇地址順序位大的電源模塊。

可以理解的，冗余電源的電源模塊可以有多個，根據(jù)輸出負載與電源負載的關(guān)系，判斷是否存在電量冗余。當(dāng)存在電量冗余時，根據(jù)需要，調(diào)節(jié)相應(yīng)電源模塊的輸出電壓，使其處于待機狀態(tài)即可。

本實用新型的冷冗余控制電路，根據(jù)總線電壓判斷發(fā)生電量冗余情況時，啟動冷冗余控制，其中一個電源模塊的調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)輸出電壓使其低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，隔離電路截止，使該電源模塊不為負載供電，處于待機狀態(tài)。調(diào)節(jié)電路接收反饋電路的反饋信號，根據(jù)該反饋信號以及總線電壓維持其輸出電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，當(dāng)單獨供電的電源模塊故障時，待機電源模塊順利接收負載，整個冗余電源輸出電壓變化范圍小，對負載不會產(chǎn)生較大影響。

可以理解的，以上實施例僅表達了本實用新型的優(yōu)選實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制；應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，可以對上述技術(shù)特點進行自由組合，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍；因此，凡跟本實用新型權(quán)利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應(yīng)屬于本實用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍。