CN107769550A - 一种双路冗余并联式同步开关升降压dc‑dc电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双路冗余并联式同步升降压DC‑DC电源,其中,包括:输入反接保护电路、EMI滤波电路、双路并联同步开关升降压稳压电路以及输出冗余或门控制电路;输入反接保护电路,用于电压的反接保护;EMI滤波电路,用于电磁兼容滤波;双路并联同步开关升降压稳压电路与该EMI滤波电路的输出端连接,以用于进行并联的两路电压变换;输出冗余或门控制电路用于判断并联的两路电压是否正常,并输出电压较大的一路电压。

Description

一种双路冗余并联式同步开关升降压DC-DC电源
技术领域
本发明涉及一种同步开关DC-DC稳压电源技术领域,特别是一种双路冗余并联式同步开关升降压DC-DC电源。
背景技术
空间型号中的电源管理单元是供配电***中的重要单机,负责整个***电源的管理、分配、保护。电源管理单元中母线电压的稳定可靠起着至关重要的作用。
传统的非隔离升降压DC-DC稳压电源有Buck-Boost、Cuk和Sepic等拓扑结构,冗余设计采用多路输出串联整流二极管的方式。电路包括:功率开关管、储能电感、整(续)流二极管、滤波电容、脉宽调制器及取样反馈电路。脉宽调制器产生PWM控制信号使功率开关管动作,输出电压经取样电路产生反馈信号作用于脉宽调制器,对PWM脉宽进行调节,从而达到稳压输出的目的。传统的非隔离型升降压DC-DC稳压电源所需的电感或电容的体积大,电流脉动较大且效率低,其效率提升主要受限于整(续)流二极管的通态损耗和反向恢复损耗。传统的冗余设计中整流二极管的通态损耗会大幅度降低开关稳压电源的效率。
发明内容
本发明目的在于提供一种双路冗余并联式同步开关升降压DC-DC电源,解决传统非隔离型升降压DC-DC电源及冗余设计方案的效率低、体积大、可靠性差的问题。
本发明的一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源,其中,包括:输入反接保护电路、EMI滤波电路、双路并联同步开关升降压稳压电路以及输出冗余或门控制电路;输入反接保护电路,用于电压的反接保护;EMI滤波电路,用于电磁兼容滤波;双路并联同步开关升降压稳压电路与该EMI滤波电路的输出端连接,以用于进行并联的两路电压变换;输出冗余或门控制电路用于判断并联的两路电压是否正常,并输出电压较大的一路电压。
根据本发明的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的一实施例,其中,双路并联同步开关升降压稳压电路包括第一同步开关升降压稳压电路以及第二同步开关升降压稳压电路,输出冗余或门控制电路包括第一输出冗余或门控制电路以及第二输出冗余或门控制电路;第一同步开关升降压稳压电路以及第二同步开关升降压稳压电路并联,并与该EMI滤波电路的输出端连接,以用于进行并联的两路电压变换,该第一输出冗余或门控制电路的输出端连接该第一同步开关升降压稳压电路,该第二同步开关升降压稳压电路的输出端连接该第二输出冗余或门控制电路;该第一输出冗余或门控制电路用于判断该第一同步开关升降压稳压电路3a的电压是否正常,该第二输出冗余或门控制电路该第二输出冗余或门控制电路用于判断该第一同步开关升降压稳压电路3a的电压是否正常。
根据本发明的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的一实施例,其中,该第一输出冗余或门控制电路以及该第二输出冗余或门控制电路还能够比较第一同步开关升降压稳压电路以及第二同步开关升降压稳压电路的电压大小,并输出电压大的一路。
根据本发明的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的一实施例,其中,输入反接保护电路,包括:理想二极管控制器、第一功率开关管、瞬态电压抑制二极管、瞬态电压抑制二极管、肖特基二极管、第一稳压二极管、门极驱动电阻、第一限流电阻、第一输出滤波电容;瞬态电压抑制二极管的阴极与输入高端连接,瞬态电压抑制二极管的阳极与瞬态电压抑制二极管的阳极连接,瞬态电压抑制二极管的阴极与理想二极管控制器的电源电压端连接,理想二极管控制器的输入端和输入高端连接,理想二极管控制器的源端分别与输入高端、第一稳压二极管的阳极、第一功率开关管的源极、肖特基二极管的阳极连接,理想二极管控制器的门端分别与第一稳压二极管的阴极、门极驱动电阻的一端连接,门极驱动电阻的另一端与第一功率开关管的栅极连接,第一功率开关管漏极分别与肖特基二极管的阴极、输出高端、理想二极管控制器的输出端、第一输出滤波电容的一端连接;第一输出滤波电容的另一端与理想二极管控制器的电源电压端连接;第一限流电阻串联在的电源电压端与信号地之间。
根据本发明的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的一实施例,其中,双路并联同步开关升降压稳压电路,包括:第一同步开关升降压控制器、第二同步开关升降压控制器、第一储能电感、第二储能电感、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管、第八功率开关管、第九功率开关管、第一输入滤波电容、第二输出滤波电容、第一输入滤波电容、第三输出滤波电容、第一电流采样电阻、第一电压采样电阻、第二电压采样电阻、第二电流采样电阻、第三电压采样电阻、第四电压采样电阻;双路并联同步开关升降压稳压电路中,在第一条支路中,第二功率开关管的漏极作为同步开关升降压稳压电路的输入高端,第一输入滤波电容并联在输入高端与信号地之间,第二功率开关管的源极分别与第一储能电感的一端、第三功率开关管的漏极连接,第一储能电感的另一端分别与第五功率开关管的源极、第四功率开关管的漏极连接,第四功率开关管的源极分别与第三功率开关管的源极;第一电流采样电阻的一端、第一同步开关升降压控制器的感测正端连接,第一电流采样电阻的另一端分别与第一同步开关升降压控制器的感测负端、信号地连接;输出高端Vc1分别与第五功率开关管的漏极、第一电压采样电阻的一端连接,第一电压采样电阻的另一端分别与第一同步开关升降压控制器的监控取样电压端、第二电压采样电阻的一端连接,第二电压采样电阻的另一端连接信号地;第二输出滤波电容并联在输出高端与信号地之间;第一同步开关升降压控制器的TG1端与第二功率开关管的栅极连接,第一同步开关升降压控制器的BG1端与第三功率开关管的栅极连接,第一同步开关升降压控制器的TG2端与第五功率开关管的栅极连接,第一同步开关升降压控制器的BG2端与第四功率开关管的栅极连接,第一同步开关升降压控制器的GND端与信号地连接;在第二条支路中,第六功率开关管的漏极作为同步开关升降压稳压电路的输入高端,第一输入滤波电容并联在输入高端与信号地之间,第六功率开关管的源极分别与第二储能电感的一端、第七功率开关管的漏极连接,第二储能电感的另一端分别与第九功率开关管的源极、第八功率开关管的漏极连接,第八功率开关管的源极分别与第七功率开关管的源极、第二电流采样电阻的一端、第二同步开关升降压控制器的感测正端连接,第二电流采样电阻的另一端分别与第二同步开关升降压控制器的感测负端、信号地连接;输出高端分别与第九功率开关管的漏极、第三电压采样电阻的一端连接,第三电压采样电阻的另一端分别与第二同步开关升降压控制器的监控取样电压端、第四电压采样电阻的一端连接,第四电压采样电阻的另一端连接信号地;第三输出滤波电容并联在输出高端与信号地之间;第二同步开关升降压控制器的TG1端与第六功率开关管的栅极连接,第二同步开关升降压控制器的BG1端与第七功率开关管的栅极连接,第二同步开关升降压控制器的TG2端与第九功率开关管的栅极连接,第二同步开关升降压控制器的BG2端与第八功率开关管的栅极连接,第二同步开关升降压控制器的GND端与信号地连接。
根据本发明的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的一实施例,其中,输出冗余或门控制电路包括:第一或门控制器、第二或门控制器、第十一功率开关管、第十二功率开关管、第十三功率开关管、第十四功率开关管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四输出滤波电容、第五输出滤波电容、第二限流电阻、第三限流电阻;输出冗余或门控制电路中,第十一功率开关管的漏极与第一或门控制器的输入端连接作为输入高端,第十一功率开关管的源极分别与第一或门控制器的源端、第十二功率开关管的源极、第二稳压二极管的阳极连接,第十二功率开关管的栅极分别与第一或门控制器的门端、第十一功率开关管的栅极、第二稳压二极管的阴极连接,第十二功率开关管的漏极分别与第一或门控制器的输出端、第四输出滤波电容的一端连接作为输出高端,第四输出滤波电容的另一端连接第一或门控制器的电源电压端,第二限流电阻串联在第一或门控制器的电源电压端与信号地中间;第十三功率开关管的漏极与第二或门控制器的输入端连接作为输入高端,第十三功率开关管的源极分别与第二或门控制器的源端、第十四功率开关管的源极、第三稳压二极管的阳极连接,第十四功率开关管的栅极分别与第二或门控制器的门端、第十三功率开关管的栅极、第三稳压二极管的阴极连接,第十四功率开关管的漏极分别与第二或门控制器的输出端、第五输出滤波电容的一端、输出高端连接,第五输出滤波电容的另一端连接第二或门控制器的电源电压端,第三限流电阻串联在第二或门控制器的电源电压端与信号地中间。
综上,本发明的一种双路冗余并联式同步开关升降压DC-DC电源,具有高效、节省空间、可靠性强的优点。
附图说明
图1所示为本发明一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源示意图;
图2所示为本发明一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的输入反接保护电路图;
图3所示为本发明一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的双路并联同步开关升降压稳压电路图;
图4所示为本发明一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的输出冗余或门控制电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示为本发明一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源示意图,本发明一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源,包括:输入反接保护电路1、EMI滤波电路2、双路并联同步开关升降压稳压电路3、输出冗余或门控制电路4。输入反接保护电路,用于电压的反接保护;EMI滤波电路2,用于电磁兼容滤波;同步开关升降压稳压电路3a,用于进行电压变换;冗余或门控制电路4a,用于判断同步开关升降压稳压电路3a的电压是否正常,并在正常时并在3a大于等于3b时,输出3a。
图2所示为本发明一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的输入反接保护电路图,输入反接保护电路1,包括:理想二极管控制器U1、功率开关管S1、瞬态电压抑制二极管D1、瞬态电压抑制二极管D2、肖特基二极管D3、稳压二极管D4、门极驱动电阻R1、限流电阻R2、输出滤波电容C1。双路并联同步开关升降压稳压电路3,包括:同步开关升降压控制器U2、同步开关升降压控制器U3、储能电感L1、储能电感L2、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6、功率开关管S7、功率开关管S8、功率开关管S9、输入滤波电容C2、输出滤波电容C3、输入滤波电容C4、输出滤波电容C5、电流采样电阻R3、电压采样电阻R4、电压采样电阻R5、电流采样电阻R6、电压采样电阻R7、电压采样电阻R8。输出冗余或门控制电路4,包括:或门控制器U4、或门控制器U5、功率开关管S10、功率开关管S11、功率开关管S12、功率开关管S13、稳压二极管D5、稳压二极管D6、输出滤波电容C6、输出滤波电容C7、限流电阻R9、限流电阻R10。
如图1以及图2所示,输入反接保护电路1的输出端与EMI滤波电路2的输入端连接,EMI滤波电路2的输出端与双路并联同步开关升降压稳压电路3的输入端连接,双路并联同步开关升降压稳压电路3的输出端与输出冗余或门控制电路4的输入端连接。
如图1以及图2所示,输入反接保护电路1中,瞬态电压抑制二极管D1的阴极与输入高端Vin连接,瞬态电压抑制二极管D1的阳极与瞬态电压抑制二极管D2的阳极连接,瞬态电压抑制二极管D2的阴极与理想二极管控制器U1的Vss端连接,理想二极管控制器U1的IN端和输入高端Vin连接,理想二极管控制器U1的SOURCE端分别与输入高端Vin、稳压二极管D4的阳极、功率开关管S1的源极、肖特基二极管D3的阳极连接,理想二极管控制器U1的GATE端分别与稳压二极管D4的阴极、门极驱动电阻R1的一端连接,门极驱动电阻R1的另一端与功率开关管S1的栅极连接,功率开关管S1漏极分别与肖特基二极管D3的阴极、输出高端Va、理想二极管控制器U1的OUT端、输出滤波电容C1的一端连接。输出滤波电容C1的另一端与理想二极管控制器U1的Vss端连接。限流电阻R2串联在U1的Vss端与信号地之间。
图3所示为本发明一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的双路并联同步开关升降压稳压电路图,如图1-图3所示,双路并联同步开关升降压稳压电路3中,在第一条支路中,功率开关管S2的漏极作为同步开关升降压稳压电路的输入高端Vb,输入滤波电容C2并联在输入高端Vb与信号地之间,功率开关管S2的源极分别与储能电感L1的一端、功率开关管S3的漏极连接,储能电感L1的另一端分别与功率开关管S5的源极、功率开关管S4的漏极连接,功率开关管S4的源极分别与功率开关管S3的源极、电流采样电阻R3的一端、同步开关升降压控制器U2的ISENSE+端连接,电流采样电阻R3的另一端分别与同步开关升降压控制器U2的ISENSE-端、信号地连接。输出高端Vc1分别与功率开关管S5的漏极、电压采样电阻R4的一端连接,电压采样电阻R4的另一端分别与同步开关升降压控制器U2的VSENSE端、电压采样电阻R5的一端连接,电压采样电阻R5的另一端连接信号地。输出滤波电容C3并联在输出高端Vc1与信号地之间。同步开关升降压控制器U2的TG1端与功率开关管S2的栅极连接,同步开关升降压控制器U2的BG1端与功率开关管S3的栅极连接,同步开关升降压控制器U2的TG2端与功率开关管S5的栅极连接,同步开关升降压控制器U2的BG2端与功率开关管S4的栅极连接,同步开关升降压控制器U2的GND端与信号地连接。在第二条支路中,功率开关管S6的漏极作为同步开关升降压稳压电路的输入高端Vb,输入滤波电容C4并联在输入高端Vb与信号地之间,功率开关管S6的源极分别与储能电感L2的一端、功率开关管S7的漏极连接,储能电感L2的另一端分别与功率开关管S9的源极、功率开关管S8的漏极连接,功率开关管S8的源极分别与功率开关管S7的源极、电流采样电阻R6的一端、同步开关升降压控制器U3的ISENSE+端连接,电流采样电阻R6的另一端分别与同步开关升降压控制器U3的ISENSE-端、信号地连接。输出高端Vc2分别与功率开关管S9的漏极、电压采样电阻R7的一端连接,电压采样电阻R7的另一端分别与同步开关升降压控制器U3的VSENSE端、电压采样电阻R8的一端连接,电压采样电阻R8的另一端连接信号地。输出滤波电容C5并联在输出高端Vc2与信号地之间。同步开关升降压控制器U3的TG1端与功率开关管S6的栅极连接,同步开关升降压控制器U3的BG1端与功率开关管S7的栅极连接,同步开关升降压控制器U3的TG2端与功率开关管S9的栅极连接,同步开关升降压控制器U3的BG2端与功率开关管S8的栅极连接,同步开关升降压控制器U3的GND端与信号地连接。
图4所示为本发明一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源的输出冗余或门控制电路图,如图1-图4所示,输出冗余或门控制电路4中,功率开关管S10的漏极与或门控制器U4的IN端连接作为输入高端Vc1,功率开关管S10的源极分别与或门控制器U4的SOURCE端、功率开关管S11的源极、稳压二极管D5的阳极连接,功率开关管S11的栅极分别与或门控制器U4的GATE端、功率开关管S10的栅极、稳压二极管D5的阴极连接,功率开关管S11的漏极分别与或门控制器U4的OUT端、输出滤波电容C6的一端连接作为输出高端Vd,输出滤波电容C6的另一端连接或门控制器U4的Vss端,限流电阻R9串联在或门控制器U4的Vss端与信号地中间。功率开关管S12的漏极与或门控制器U5的IN端连接作为输入高端Vc2,功率开关管S12的源极分别与或门控制器U5的SOURCE端、功率开关管S13的源极、稳压二极管D6的阳极连接,功率开关管S13的栅极分别与或门控制器U5的GATE端、功率开关管S12的栅极、稳压二极管D6的阴极连接,功率开关管S13的漏极分别与或门控制器U5的OUT端、输出滤波电容C7的一端、输出高端Vd连接,输出滤波电容C7的另一端连接或门控制器U5的Vss端,限流电阻R10串联在或门控制器U5的Vss端与信号地中间。
如图1-图4所示,一种双路冗余并联式同步开关升降压DC-DC电源工作时,宽范围直流电压Vin首先进入输入反接保护电路1,在输入电压反接时,理想二极管控制器U1将功率开关管S1反向截止,直流电压Vin不能构成流通回路,从而起到保护后端电路的作用。在输入电压正常时,输入反接保护电路1中功率开关管正向导通,由于功率开关管的正向导通阻抗非常低,输入电压Vin经mV级压降及mW级功耗产生输出电压Va送入EMI滤波电路2。其中瞬态抑制二极管D1与D2分别抑制输入正反向瞬态高电压,稳压二极管D4确保功率开关管S1的门极驱动信号处于正常范围内。二极管D3在功率开关管S1导通前,负责Vin到Va的正向电流通路,在开关管S1导通后,二极管D3短路,以减小二极管D3的能耗。
如图1-图4所示,EMI滤波电路2一方面滤掉进线上引入的外部电磁干扰,另一方面抑制双路并联同步开关升降压电路向外部发出电磁干扰,以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。输入电压Va经EMI滤波电路2滤波后输出电压Vb。
如图1-图4所示,EMI滤波电路2的输出电压Vb送至双路并联同步开关升降压稳压电路3中。同步开关升降压稳压电路采用同步整流技术,电路拓扑采用Buck电路与Boost电路串联的结构,Buck电路与Boost电路共用一个电感。为提高效率,采用同步开关管代替传统电路中的续流二极管或整流二极管,利用功率开关管正向压降低的特点减小导通损耗。其中,同步开关升降压控制器U2、储能电感L1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4与功率开关管S5等组成第一条支路,同步开关升降压控制器U3、储能电感L2、功率开关管S6、功率开关管S7、功率开关管S8与功率开关管S9等组成第二条支路。两条支路以并联方式相互独立工作,工作原理及状态完全相同,根据输入电压和输出电压的不同,各自的四个开关管交替的导通关断使电路工作于降压、降/升压或升压模式。下面主要对第一条支路进行阐述。其中,Vb=Ui,Ui为输入电压;Vc1=Uo,Uo为输出电压;D为控制器U2的驱动脉冲的占空比;Δu为输入输出压差Ui-Uo,约为1V左右,具体值由同步开关升降压控制器U2在内部设定。
如图1-图4所示,当Ui>Uo+Δu时,同步开关升降压控制器U2进入降压工作模式,控制器U2输出TG2高电平,控制功率开关管S5保持开通状态,BG2低电平,功率开关管S4保持截止状态,分别通过TG1和BG1的控制,功率开关管S2与功率开关管S3交替工作,与储能电感L1组成同步开关降压变换器,Uo=Ui×D。
如图1-图4所示,Ui-Uo的差值在-1到1v之间,即在输入电压与输出电压比较接近,压差约为1V时,控制器U2工作在升降压模式下,功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5与储能电感L1组成同步升降压变换器,Uo=Ui×D/(1-D)。有两种工作模式,当Uo<Ui<Uo+Δu时,***工作于降压式Buck-Boost模式,在一个周期中,控制器U2首先将功率开关管S2与功率开关管S4截止,将功率开关管S3与功率开关管S5导通,接着将功率开关管S3与功率开关管S4截止,将功率开关管S2与功率开关管S5导通,然后将功率开关管S3与功率开关管S5截止,将功率开关管S2与功率开关管S4导通,最后将功率开关管S3与功率开关管S4截止,将功率开关管S2与功率开关管S5导通。当Uo-Δu<Ui<Uo时,***工作于升压式Buck-Boost模式,在一个周期中,控制器首先将功率开关管S3与功率开关管S5截止,将功率开关管S2与功率开关管S4导通,接着将功率开关管S3与功率开关管S4截止,将功率开关管S2与功率开关管S5导通,然后将功率开关管S2与功率开关管S4截止,将功率开关管S3与功率开关管S5导通,最后将功率开关管S3与功率开关管S4截止,将功率开关管S2与功率开关管S5导通。
如图1-图4所示,当输入电压Ui<Uo-Δu时,同步开关升降压控制器U2进入升压工作模式,功率开关管S2保持开通状态,功率开关管S3保持截止状态,功率开关管S4与功率开关管S5交替工作,与储能电感L1组成同步开关升压变换器,Uo=Ui/(1-D)。
如图1-图4所示,输出电压Vc1经电压采样电阻R4与电压采样电阻R5分压得到电压反馈信号由同步开关升降压控制器U2的VSENSE端接收,反馈电压与U2内部误差放大器的反相端相连,与基准电压加以比较产生误差信号,误差信号与电流检测电阻R3检测到的电感电流波形加以比较,用于控制开关管的驱动脉宽。若电路输出电压低于参考电压,则误差信号增大,同步开关升降压控制器U2输出的驱动信号脉宽变大,使输出电压Vc1增大,反之亦然。
如图1-图4所示,双路并联同步开关升降压稳压电路3分别输出Vc1与Vc2,送至输出冗余或门控制电路4,经过冗余控制产生输出电压Vd。其中,Vc1送至由或门控制器U4、功率开关管S10、功率开关管S11组成的或门控制电路中,Vc2送入由或门控制器U5、功率开关管S12、功率开关管S13组成的或门控制电路中。或门控制器U4通过检测其IN端与OUT端之间的电压信号,将压差信号与基准电压加以比较产生误差信号,误差信号送入门极误差放大器后,产生功率开关管的驱动脉冲。当控制器U4的IN端与OUT端电压正向压差大于等于一定数值时,一般控制器设置为20mV左右,控制器将功率开关管S10与功率开关管S11导通,当控制器U4的IN端与OUT端电压正向压差小于20mV时,控制器将功率开关管S10与功率开关管S11截止,当控制器U4的IN端与OUT端电压反向电压为正值时,控制器将功率开关管S10与功率开关管S11截止。
如图1-图4所示,或门控制器U4通过控制功率开关管S10与功率开关管S11的导通或截止状态形成另一个理想二极管的工作模式,同理或门控制器U5通过控制功率开关管S12与功率开关管S13的导通或截止状态形成另一个理想二极管的工作模式,或门控制器U4的OUT端输出与或门控制器U5的OUT端输出连接至输出电压Vd。输入电压Vc1与Vc2分别连接一个理想二极管汇流至Vd,当双路并联同步开关升降压稳压电路3中任一支路工作不正常,都不影响另外一条支路正常工作,实现输出冗余功能,保证输出电压Vd稳定可靠工作。
综上,本发明的一种双路冗余并联式同步开关升降压DC-DC电源,具有高效、节省空间、可靠性强的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源,其特征在于,包括:输入反接保护电路、EMI滤波电路、双路并联同步开关升降压稳压电路以及输出冗余或门控制电路;
输入反接保护电路,用于电压的反接保护;EMI滤波电路,用于电磁兼容滤波;双路并联同步开关升降压稳压电路与该EMI滤波电路的输出端连接,以用于进行并联的两路电压变换;输出冗余或门控制电路用于判断并联的两路电压是否正常,并输出电压较大的一路电压。
2.如权利要求1所述的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源,其特征在于,双路并联同步开关升降压稳压电路包括第一同步开关升降压稳压电路以及第二同步开关升降压稳压电路,输出冗余或门控制电路包括第一输出冗余或门控制电路以及第二输出冗余或门控制电路;
第一同步开关升降压稳压电路以及第二同步开关升降压稳压电路并联,并与该EMI滤波电路的输出端连接,以用于进行并联的两路电压变换,该第一输出冗余或门控制电路的输出端连接该第一同步开关升降压稳压电路,该第二同步开关升降压稳压电路的输出端连接该第二输出冗余或门控制电路;该第一输出冗余或门控制电路用于判断该第一同步开关升降压稳压电路3a的电压是否正常,该第二输出冗余或门控制电路该第二输出冗余或门控制电路用于判断该第一同步开关升降压稳压电路3a的电压是否正常。
3.如权利要求2所述的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源,其特征在于,该第一输出冗余或门控制电路以及该第二输出冗余或门控制电路还能够比较第一同步开关升降压稳压电路以及第二同步开关升降压稳压电路的电压大小,并输出电压大的一路。
4.如权利要求1所述的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源,其特征在于,输入反接保护电路,包括:理想二极管控制器、第一功率开关管、瞬态电压抑制二极管、瞬态电压抑制二极管、肖特基二极管、第一稳压二极管、门极驱动电阻、第一限流电阻、第一输出滤波电容;
瞬态电压抑制二极管的阴极与输入高端连接,瞬态电压抑制二极管的阳极与瞬态电压抑制二极管的阳极连接,瞬态电压抑制二极管的阴极与理想二极管控制器的电源电压端连接,理想二极管控制器的输入端和输入高端连接,理想二极管控制器的源端分别与输入高端、第一稳压二极管的阳极、第一功率开关管的源极、肖特基二极管的阳极连接,理想二极管控制器的门端分别与第一稳压二极管的阴极、门极驱动电阻的一端连接,门极驱动电阻的另一端与第一功率开关管的栅极连接,第一功率开关管漏极分别与肖特基二极管的阴极、输出高端、理想二极管控制器的输出端、第一输出滤波电容的一端连接;第一输出滤波电容的另一端与理想二极管控制器的电源电压端连接;第一限流电阻串联在的电源电压端与信号地之间。
5.如权利要求1所述的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源,其特征在于,双路并联同步开关升降压稳压电路,包括:第一同步开关升降压控制器、第二同步开关升降压控制器、第一储能电感、第二储能电感、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管、第八功率开关管、第九功率开关管、第一输入滤波电容、第二输出滤波电容、第一输入滤波电容、第三输出滤波电容、第一电流采样电阻、第一电压采样电阻、第二电压采样电阻、第二电流采样电阻、第三电压采样电阻、第四电压采样电阻;
双路并联同步开关升降压稳压电路中,在第一条支路中,第二功率开关管的漏极作为同步开关升降压稳压电路的输入高端,第一输入滤波电容并联在输入高端与信号地之间,第二功率开关管的源极分别与第一储能电感的一端、第三功率开关管的漏极连接,第一储能电感的另一端分别与第五功率开关管的源极、第四功率开关管的漏极连接,第四功率开关管的源极分别与第三功率开关管的源极;
第一电流采样电阻的一端、第一同步开关升降压控制器的感测正端连接,第一电流采样电阻的另一端分别与第一同步开关升降压控制器的感测负端、信号地连接;输出高端Vc1分别与第五功率开关管的漏极、第一电压采样电阻的一端连接,第一电压采样电阻的另一端分别与第一同步开关升降压控制器的监控取样电压端、第二电压采样电阻的一端连接,第二电压采样电阻的另一端连接信号地;第二输出滤波电容并联在输出高端与信号地之间;第一同步开关升降压控制器的TG1端与第二功率开关管的栅极连接,第一同步开关升降压控制器的BG1端与第三功率开关管的栅极连接,第一同步开关升降压控制器的TG2端与第五功率开关管的栅极连接,第一同步开关升降压控制器的BG2端与第四功率开关管的栅极连接,第一同步开关升降压控制器的GND端与信号地连接;在第二条支路中,第六功率开关管的漏极作为同步开关升降压稳压电路的输入高端,第一输入滤波电容并联在输入高端与信号地之间,第六功率开关管的源极分别与第二储能电感的一端、第七功率开关管的漏极连接,第二储能电感的另一端分别与第九功率开关管的源极、第八功率开关管的漏极连接,第八功率开关管的源极分别与第七功率开关管的源极、第二电流采样电阻的一端、第二同步开关升降压控制器的感测正端连接,第二电流采样电阻的另一端分别与第二同步开关升降压控制器的感测负端、信号地连接;输出高端分别与第九功率开关管的漏极、第三电压采样电阻的一端连接,第三电压采样电阻的另一端分别与第二同步开关升降压控制器的监控取样电压端、第四电压采样电阻的一端连接,第四电压采样电阻的另一端连接信号地;第三输出滤波电容并联在输出高端与信号地之间;第二同步开关升降压控制器的TG1端与第六功率开关管的栅极连接,第二同步开关升降压控制器的BG1端与第七功率开关管的栅极连接,第二同步开关升降压控制器的TG2端与第九功率开关管的栅极连接,第二同步开关升降压控制器的BG2端与第八功率开关管的栅极连接,第二同步开关升降压控制器的GND端与信号地连接。
6.如权利要求1所述的双路冗余并联式同步升降压DC-DC电源,其特征在于,
输出冗余或门控制电路包括:第一或门控制器、第二或门控制器、第十一功率开关管、第十二功率开关管、第十三功率开关管、第十四功率开关管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四输出滤波电容、第五输出滤波电容、第二限流电阻、第三限流电阻;
输出冗余或门控制电路中,第十一功率开关管的漏极与第一或门控制器的输入端连接作为输入高端,第十一功率开关管的源极分别与第一或门控制器的源端、第十二功率开关管的源极、第二稳压二极管的阳极连接,第十二功率开关管的栅极分别与第一或门控制器的门端、第十一功率开关管的栅极、第二稳压二极管的阴极连接,第十二功率开关管的漏极分别与第一或门控制器的输出端、第四输出滤波电容的一端连接作为输出高端,第四输出滤波电容的另一端连接第一或门控制器的电源电压端,第二限流电阻串联在第一或门控制器的电源电压端与信号地中间;第十三功率开关管的漏极与第二或门控制器的输入端连接作为输入高端,第十三功率开关管的源极分别与第二或门控制器的源端、第十四功率开关管的源极、第三稳压二极管的阳极连接,第十四功率开关管的栅极分别与第二或门控制器的门端、第十三功率开关管的栅极、第三稳压二极管的阴极连接,第十四功率开关管的漏极分别与第二或门控制器的输出端、第五输出滤波电容的一端、输出高端连接,第五输出滤波电容的另一端连接第二或门控制器的电源电压端,第三限流电阻串联在第二或门控制器的电源电压端与信号地中间。
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