CN107634642A - 一种电源隔离电路与供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种电源隔离电路与供电装置，涉及供电技术领域。该电源隔离电路包括控制电路与MOS管，控制电路与MOS管电连接，MOS管的输入端、控制电路均与一电源电连接，MOS管的输出端与一负载电连接，控制电路用于依据MOS管的输出端的电压控制MOS管处于导通或截止状态。发明提供的电源隔离电路与供电装置具有导通时的损耗小，电源的效率高的优点。

Description

一种电源隔离电路与供电装置

技术领域

本发明涉及供电技术领域，具体而言，涉及一种电源隔离电路与供电装置。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，半导体行业发展的也突飞猛进，近些年来半导体的集成度也越来越高，芯片制造厂家为了降低芯片功耗，尽可能的将芯片的工作电压做低，同时需要提供的电流就比较大，相比较而言就需要电源提供的电流越来越大。

所以，目前普遍采用多台电源并联工作，从而为芯片供电。在多台电源并联供电时，若其中一台电源内部出现故障，则其它电源的点会倒灌到该故障电源中。为了防止倒灌的情况的产生，目前普遍采用在每个电源后方接一二极管，利用二极管的单向导电性防止倒灌的情况的产生。

但是，在利用二极管进行隔离时，由于二极管本身压降大约为0.7V，所以二极管导通时的损耗普遍较高，从而使得电源的效率较低。

如何解决上述问题，是本领域技术人员关注的重点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电源隔离电路，以解决在进行电源隔离时损耗较大的问题。

本发明的另一目的在于提供一种供电装置，以解决在进行电源隔离时损耗较大的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种电源隔离电路，所述电源隔离电路包括控制电路与MOS管，所述控制电路与所述MOS管电连接，所述MOS管的输入端、所述控制电路均用于与一电源电连接，所述MOS管的输出端用于与一负载电连接，所述控制电路用于依据所述MOS管的输出端的电压控制所述MOS管处于导通或截止状态。

进一步地，所述控制电路包括稳压元件与第一三极管，所述稳压元件与所述MOS管的输出端电连接，且所述稳压元件与所述第一三极管的基极电连接，所述第一三极管的集电极与所述MOS管的栅极电连接，所述第一三极管的发射极接地，所述稳压元件用于当所述MOS管的输出端的电压大于预设定的阈值电压时，控制所述第一三极管导通，以使所述MOS管处于截止状态，所述稳压元件还用于当所述MOS管的输出端的电压小于或等于预设定的阈值电压时，控制所述第一三极管断开，以使所述MOS管处于导通状态。

进一步地，所述稳压元件包括基准稳压器，所述基准稳压器的参考极与所述MOS管的输出端电连接，所述基准稳压器的阴极与所述第一三极管的基极电连接，所述基准稳压器的阳极接地。

进一步地，所述控制电路还包括分压组件，所述分压组件与所述基准稳压器的参考极电连接，且所述MOS管的输出端通过所述分压组件接地。

进一步地，所述分压组件包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻的一端与所述MOS管的输出端电连接，所述第一电阻的另一端分别与所述基准稳压器的参考极、所述第二电阻的一端电连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值为预设定比例的阻值。

进一步地，所述控制电路还包括补偿电容，所述补偿电容的一端与所述基准稳压器的参考极电连接，所述补偿电容的另一端与所述基准稳压器的阴极电连接。

进一步地，所述电源隔离电路还包括电源保护电路，所述电源保护电路分别与所述控制电路电连接，且所述电源保护电路用于与所述电源电连接。

进一步地，所述MOS管的数量为两个。

进一步地，所述MOS管为N沟道MOS管或P沟道MOS管。

第二方面，本发明还提供了一种供电装置，所述供电装置包括多个电源与与所述电源数量相同的电源隔离电路，所述电源隔离电路包括控制电路与MOS管，所述控制电路与所述MOS管电连接，所述MOS管的输入端、所述控制电路均用于与一电源电连接，所述MOS管的输出端用于与一负载电连接，所述控制电路用于依据所述MOS管的输出端的电压控制所述MOS管处于导通或截止状态，每个所述电源均与一个所述电源隔离电路电连接，且每个所述电源隔离电路的输出端均与相同负载电连接。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种电源隔离电路与供电装置，该电源隔离电路包括控制电路与MOS管，控制电路与MOS管电连接，控制电路用于依据MOS管的输出端的电压控制MOS管处于导通或截止状态。由于在本发明中，控制电路能够根据MOS管的输出端的电压控制MOS管的状态，即当电源发生倒灌时，控制电路能够控制MOS管处于截止状态，从而达到了防止电源倒灌的情况的产生。同时，由于MOS管导通时内阻大约为0.35mΩ，使得MOS管在导通时的压降较小，从而使得MOS管在导通时的损耗较小，电源的效率更高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明的一个实施例提供的电源隔离电路的连接框图。

图2示出了本发明的一个实施例提供的电源隔离电路的电路图。

图3示出了本发明另一个实施例提供的供电装置的连接框图。

图4示出了本发明另一个实施例提供的电源与电源隔离电路的连接框图。

图标：100-电源隔离电路；110-控制电路；111-基准稳压器；112-第一三极管；113-分压组件；1131-第一电阻；1132-第二电阻；114-补偿电容；120-MOS管；130-电源保护电路；200-供电装置；210-电源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，本发明实施例提供了一种电源隔离电路100，该电源隔离电路100包括电源保护电路130、控制电路110以及MOS管120，电源保护电路130、控制电路110以及MOS管120依次电连接，电源保护电路130、控制电路110以及MOS管120的输入端均与一电源电连接，MOS管120的输出端与负载电连接。控制电路110用于依据MOS管120的输出端的电压控制MOS管120处于导通或截止状态，且当MOS管120处于导通状态时，电源为负载供电。

具体地，请参阅图2，在本实施例中，控制电路110包括稳压元件、第一三极管112以及分压组件113，其中，稳压元件与MOS管120的输出端电连接，且稳压元件与第一三极管112的基极电连接，第一三极管112的集电极与MOS管120的栅极电连接，第一三极管112的发射极接地，分压组件113与稳压元件电连接，且MOS管120的输出端通过分压组件113接地。

在本实施例中，稳压元件采用基准稳压器111，基准稳压器111包括阴极、阳极以及参考极，其中基准稳压器111的参考极与MOS管120的输出端电连接，基准稳压器111的阴极与第一三极管112的基极电连接，基准稳压器111的阳极接地。当然地，在其它的一些实施例中，也可采用其它稳压元件，本实施例对此并不做任何限定。

进一步地，本实施例提供的基准稳压器111的型号为TL431，其具体工作原理为，当流过参考极的电压大于该基准稳压器111预设定的阈值电压时，即流过参考极的电压大于该基准稳压器111的基准电压时，基准稳压器111的阴极与阳极之间会产生漏电流。一般来说TL431型基准稳压器111内部含有一个2.5V的基准电压，即当流过参考极的电压大于2.5V时，阴极与阳极之间产生漏电流并流入第一三极管112的基极，从而使第一三极管112导通，当第一三极管112导通后，电流会由第一三极管112的集电极流过向发射极，使得无电流流过MOS管120的基极，从而使MOS管120处于截止状态。

由于本实施例提供的电源为12.7V，而由于MOS管120在工作时的内阻较小，所以在MOS管120正常导通时，其输出电压也大约为12.7V，所以若直接将基准稳压器111的参考极与MOS管120的输出端电连接，则无法做出比较。有鉴于此，在本实施例中，为了使MOS管120输出端的电压与基准稳压器111的基准电压做出比较，控制电路110包括了分压组件113。

具体地，分压组件113包括第一电阻1131与第二电阻1132，第一电阻1131的一端与MOS管120的输出端电连接，第一电阻1131的另一端分别与基准稳压器111的参考极、第二电阻1132的一端电连接，第二电阻1132的另一端接地。并且，第一电阻1131与第二电阻1132的阻值为预设定比例的阻值。为了使在MOS管120正常导通时，流过基准稳压器111的参考极的电压与基准稳压器111的基准电压相同，本实施例与设定的比例为41:1。进一步地，本实施例提供的第一电阻1131为8.2KΩ，第二电阻1132的电阻为2KΩ，当然的，在其它的一些实施例中，分压组件113可包括更多的元件，且由于基准稳压器111的稳压范围一般为2.5V-36V，所以也可以通过将基准稳压器111的基准电压设置为12.7V的方式，从而无需设置分压组件113，本实施例对此并不做任何限定。

进一步地，在电力***的用电设备在使用时会产生无功功率，而且通常是电感性的，从而会使电源的容量使用效率降低，有鉴于此，为了增加电路的稳定性以及电源容量使用效率，控制电路110还包括补偿电容114，补偿电容114的一端与基准稳压器111的参考极电连接，补偿电容114的另一端与基准稳压器111的阴极电连接。

需要说明的是，在本实施例中，MOS管120可采用N沟道MOS管或P沟道MOS管，当选用N沟道MOS管时，MOS管120的源极与电源电连接，而MOS管120的漏极与负载电连接，即本实施例所述的MOS管120的输出端即为MOS管120的漏极。

同时，由于在电源供电过程中，可能出现电源或电源隔离电路100出现故障的情况的出现，为了在电源或电源隔离电路100出现故障时，对电路中的元件起一定的保护作用，在本实施例中，电源隔离电路100还包括电源保护电路130，电源保护电路130能够在电源或电源隔离电路100出现故障时，防止电路中的电流或电压过大，从而对电路中的元件起到保护作用。

具体地，该电源保护电路130包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、电容C1以及晶体电容C3，第三电阻R3的一端用于与电源电连接，第三电阻的另一端与第二三极管Q2的基极电连接，第二三极管Q2的发射极与第十一电阻R11的一端电连接，第十一电阻R11的另一端接地，第二三极管Q2的集电极依次第五电阻R5、第四电阻R4电连接，且第四电阻R4用于与一待机电源电连接，第三三极管Q3的发射极也与第十一电阻R11的一端电连接，第三三极管Q3的集电极与第七电阻R7的一端电连接，第七电阻R7的另一端与分别与第六电阻R6的的一端以及第四三极管Q4的基极电连接，第六电阻R6的另一端以及第四三极管Q4的集电极均用于与待机电源电连接，第四三极管Q4的另一端分别与第八电阻R8、第十二电阻R12的一端电连接，第三三极管Q3的基极分别与第八电阻R8的另一端、第九电阻R9的一端以及第十电阻R10的一端电连接，第十电阻R10的另一端接地，第九电阻R9的另一端与MOS管120的输出端电连接，第十二电阻R12的另一端与第五三极管的基极电连接，第五三极管的发射极接地，第五三极管的集电极分别与第十五电阻R15的一端、MOS管120电连接，第十五电阻R15的另一端用于与待机电源电连接，第十四电阻R14的一端用于与待机电源电连接，第十四电阻R14的另一端与控制电路110电连接，电容C1的一端与第四二极管的发射极电连接，电容C1的另一端与第十三电阻R13的一端电连接，第十三电阻R13的另一端接地，晶体电容C3的一端与MOS管120的输出端电连接，晶体电容C3的另一端接地。

基于上述连接关系，本实施例提供的电源隔离电路100的具体工作原理为，当多个电源同时为相同的负载供电时，当其中一个电源出现故障时，由于其他电源的电量会倒灌入该故障电源中，所以与其连接的电源隔离电路100中的MOS管120的输出端的电压由于电量倒灌的原因电压会大于或等于12.7V，同时，使得流入基准稳压器111的参考极的电压大于或等于2.5V，当从而使基准稳压器111得阳极与阴极之间产生漏电流，以使第一三极管112导通，第一三极管112导通后电流将流过第一三极管112的回路，而不会流向MOS管120的栅极，从而使MOS管120处于截止状态，故障电源不再为负载供电，实现了隔离的效果。

还需要说明的是，在本实施例中，由于MOS管120的内阻较小，所以相对于传统的采用二极管进行隔离时的损耗更低，从而提高了电源的效率。下面将举例说明：

例如，当回路中的电流为30A时，由于隔离二极管的导通压降大约为0.7V，所以隔离二极管导通时损耗为P0＝UI＝0.7*30＝21W；而MOS管120导通时内阻大约为7.35mΩ，所以MOS管120上的压降为V1＝30*0.00735＝0.22V，进一步地，MOS管120上的导通损耗为P0＝UI＝0.22*30＝6.6W，由此可见，使用MOS管120的方式比使用二极管的方案下降了P1＝21-6.6＝14.4W，能够有效的降低电源正常工作时的损耗。

还需要说明的是，由于在实际应用中，MOS管120可能出现故障，导致电源无法正常为负载供电，有鉴于此，在本实施例中，采用两个MOS管，电源分别与两个MOS管电连接，当其中一个MOS管出现故障时，电源也可通过另一个MOS管继续为负载供电。同时，当使用两个MOS管的情况下时，损耗变为6.6*2＝13.2W，与采用二极管进行隔离的方式相比，采用两个MOS管进行隔离，不仅能够降低损耗，同时还能够保证电源为负载供电时更加稳定，即使其中一个MOS管出现故障，也能够保证电源为负载正常供电。当然的，在其它的一些实施例中，为了降低供电状态下的损耗，也可仅采用一个MOS管，本实施例对此并不做任何限定。

第二实施例

请参阅图3，本发明实施例还提供了一种供电装置200，该供电装置200包括数量相同的多个电源210与第一实施例所述的电源隔离电路100，每个电源210均与一个电源隔离电路100电连接，且每个电源隔离电路100的输出端均与相同负载电连接。并且，在本实施例中，多个电源210与电源隔离电路100指至少两个电源210与电源隔离电路100。

具体地，请参阅图4，在本实施例中，电源210分别与电源保护电路130、控制电路110以及MOS管120电连接。

综上所述，本发明提供了一种电源隔离电路与供电装置，该电源隔离电路包括控制电路与MOS管，控制电路与MOS管电连接，控制电路用于依据MOS管的输出端的电压控制MOS管处于导通或截止状态。由于在本发明中，控制电路能够根据MOS管的输出端的电压控制MOS管的状态，即当电源210发生倒灌时，控制电路能够控制MOS管处于截止状态，从而达到了防止电源210倒灌的情况的产生。同时，由于MOS管导通时内阻大约为0.35mΩ，使得MOS管在导通时的压降较小，从而使得MOS管在导通时的损耗较小，电源210的效率更高。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种电源隔离电路，其特征在于，所述电源隔离电路包括控制电路与MOS管，所述控制电路与所述MOS管电连接，所述MOS管的输入端、所述控制电路均用于与一电源电连接，所述MOS管的输出端用于与一负载电连接，所述控制电路用于依据所述MOS管的输出端的电压控制所述MOS管处于导通或截止状态。

2.如权利要求1所述的电源隔离电路，其特征在于，所述控制电路包括稳压元件与第一三极管，所述稳压元件与所述MOS管的输出端电连接，且所述稳压元件与所述第一三极管的基极电连接，所述第一三极管的集电极与所述MOS管的栅极电连接，所述第一三极管的发射极接地，所述稳压元件用于当所述MOS管的输出端的电压大于预设定的阈值电压时，控制所述第一三极管导通，以使所述MOS管处于截止状态，所述稳压元件还用于当所述MOS管的输出端的电压小于或等于预设定的阈值电压时，控制所述第一三极管断开，以使所述MOS管处于导通状态。

3.如权利要求2所述的电源隔离电路，其特征在于，所述稳压元件包括基准稳压器，所述基准稳压器的参考极与所述MOS管的输出端电连接，所述基准稳压器的阴极与所述第一三极管的基极电连接，所述基准稳压器的阳极接地。

4.如权利要求3所述的电源隔离电路，其特征在于，所述控制电路还包括分压组件，所述分压组件与所述基准稳压器的参考极电连接，且所述MOS管的输出端通过所述分压组件接地。

5.如权利要求4所述的电源隔离电路，其特征在于，所述分压组件包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻的一端与所述MOS管的输出端电连接，所述第一电阻的另一端分别与所述基准稳压器的参考极、所述第二电阻的一端电连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值为预设定比例的阻值。

6.如权利要求3所述的电源隔离电路，其特征在于，所述控制电路还包括补偿电容，所述补偿电容的一端与所述基准稳压器的参考极电连接，所述补偿电容的另一端与所述基准稳压器的阴极电连接。

7.如权利要求1所述的电源隔离电路，其特征在于，所述电源隔离电路还包括电源保护电路，所述电源保护电路分别与所述控制电路电连接，且所述电源保护电路用于与所述电源电连接。

8.如权利要求1所述的电源隔离电路，其特征在于，所述MOS管的数量为两个。

9.如权利要求1所述的电源隔离电路，其特征在于，所述MOS管为N沟道MOS管或P沟道MOS管。

10.一种供电装置，其特征在于，所述供电装置包括多个电源与与所述电源数量相同的如权利要求1至9任意一项所述的电源隔离电路，每个所述电源均与一个所述电源隔离电路电连接，且每个所述电源隔离电路的输出端均与相同负载电连接。