实用新型内容
鉴于现有技术中存在的问题,本实用新型提供一种电源装置,通过至少两台电源的并联,使得在其中一台电源出现故障时,其他电源可以正常供电,从而提升所述电源装置的稳定性及可靠性。
一种电源装置,至少包括相互并联的第一电源和第二电源;所述第一电源包括第一主电路和第一隔离电路;所述第二电源包括第二主电路和第二隔离电路;所述第一主电路的输入端与所述第二主电路的输入端连接;所述第一主电路的输出端与所述第一隔离电路的输入端连接;所述第二主电路的输出端与所述第二隔离电路的输入端连接;所述第一隔离电路的输出端和所述第二隔离电路的输出端连接;所述第一隔离电路用于在所述第一主电路故障时切断所述第一主电路的输出端与所述第二主电路的输出端之间的连接;所述第二隔离电路用于在所述第二主电路故障时切断所述第二主电路的输出端与所述第一主电路的输出端之间的连接。
其中,所述第一主电路包括第一均流母线端,所述第二主电路包括第二均流母线端,所述第一均流母线端与所述第二均流母线端连接。
其中,所述第一电源还包括第一均流电路,所述第一均流电路包括采样输入端、基准电压输入端及反馈输出端,所述采样输入端与所述第一隔离电路连接,用于从所述第一隔离电路获取第一采样电压;所述基准电压输入端与所述第一均流母线端连接,用于获取均流母线电压;所述反馈输出端与所述第一主电路连接;所述第一均流电路用于根据所述第一采样电压及均流母线电压生成第一反馈信号,并通过所述反馈输出端反馈至所述第一主电路,以触发所述第一主电路调节输出电流的大小。
其中,所述第二电源还包括第二均流电路,所述第二均流电路包括采样输入端、基准电压输入端及反馈输出端,所述采样输入端与所述第二隔离电路连接,用于从所述第二隔离电路获取第二采样电压;所述基准电压输入端与所述第二均流母线端连接,用于获取均流母线电压;所述反馈输出端与所述第二主电路连接;所述第二均流电路用于根据所述第二采样电压及均流母线电压生成第二反馈信号,并通过所述反馈输出端反馈至所述第二主电路,以触发所述第二主电路调节输出电流的大小。
其中,所述第一主电路与所述第二主电路结构相同,所述第一隔离电路与所述第二隔离电路结构相同,所述第一均流电路与所述第二均流电路结构相同;所述第一主电路、第一隔离电路及第一均流电路之间的连接关系与所述第二主电路、第二隔离电路及第二均流电路之间的连接关系相同。
其中,所述第一隔离电路包括采样隔离模块、比较控制模块及辅助电源模块,所述采样隔离模块的输入端与所述第一主电路的输出端连接,所述比较控制模块的输入端与所述第一主电路的输出端及所述采样隔离模块的输出端连接,所述比较控制模块的输出端与所述采样隔离模块的驱动控制端连接。
其中,所述采样隔离模块包括隔离晶体管、第一采样电阻、第二采样电阻及采样输出端,所述第一采样电阻与第二采样电阻相互并联连接,所述第一采样电阻及第二采样电阻的一端与所述第一主电路的输出端连接,所述第一采样电阻及第二采样电阻的另一端与所述隔离晶体管的源极及所述采样输出端连接,所述隔离晶体管的栅极与所述采样隔离模块的驱动控制端连接,所述隔离晶体管的漏极与所述采样隔离模块的输出端连接。
其中,所述比较控制模块包括比较器,第一晶体管及第二晶体管,所述比较器包括第一输入端、第二输入端及输出端,所述比较器的第一输入端与所述第一主电路的输出端连接,所述比较器的第二输入端与所述采样隔离模块的输出端连接,所述比较器的输出端与所述第一晶体管的基极及所述第二晶体管的基极连接,所述第一晶体管的发射极及所述第二晶体管的发射极与所述采样隔离模块的驱动控制端连接。
其中,所述第一均流电路包括放大模块、均流调节模块及反馈控制模块,所述放大模块的输入端与所述第一主电路的输出端及所述采样输出端连接,所述放大模块的输出端与所述均流调节模块的输入端及所述反馈控制模块的输入端连接,所述基准电压输入端与所述均流母线端连接,所述均流调节模块的输出端与所述反馈控制模块的输入端连接,所述反馈控制模块的输出端与第一均流电路的所述反馈输出端连接。
其中,所述放大模块用于从所述第一主电路的输出端及所述采样输出端之间获取采样电压并放大处理,所述反馈控制模块用于根据所述放大模块输出的放大后的采样电压与所述均流母线电压的大小关系,生成反馈控制信号,以控制所述第一主电路调节输出电压和输出电流的大小。
所述电源装置通过设置所述第一隔离电路,以在所述第一主电路故障时通过所述第一隔离电路切断所述第一主电路的输出端与所述第二主电路的输出端之间的连接,并通过设置所述第二隔离电路,以在所述第二主电路故障时通过所述第二隔离电路切断所述第二主电路的输出端与所述第一主电路的输出端之间的连接,从而可以有效防止所述相互并联的第一电源和第二电源其中之一出现故障时对另一电源的影响,提升所述电源装置可靠性。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1,本实用新型提供一种电源装置100,应用于发光二极管(LightEmittingDiode,LED)显示设备中,以为所述LED显示设备提供工作电源。在本实用新型的实施例中,所述电源装置100至少包括相互并联的第一电源10和第二电源20;所述第一电源10包括第一主电路11和第一隔离电路13;所述第二电源20包括第二主电路21和第二隔离电路23;所述第一主电路11的输入端与所述第二主电路21的输入端连接;所述第一主电路11的输出端与所述第一隔离电路13的输入端连接;所述第二主电路21的输出端与所述第二隔离电路23的输入端连接;所述第一隔离电路13的输出端和所述第二隔离电路23的输出端连接;所述第一隔离电路13用于在所述第一主电路11故障时切断所述第一主电路11的输出端与所述第二主电路21的输出端之间的连接;所述第二隔离电路23用于在所述第二主电路21故障时切断所述第二主电路21的输出端与所述第一主电路11的输出端之间的连接。其中,所述第一主电路11及第二主电路21的输入端用于连接交流电源;所述第一主电路11及第二主电路21用于将所述交流电源转换为直流电源,并从所述第一主电路11及第二主电路21的输出端输出;所述第一隔离电路13及第二隔离电路23的输出端用于连接LED负载,所述第一隔离电路13还用于在所述第一主电路11故障时切断所述第一主电路11的输出端与所述LED负载之间的连接,所述第二隔离电路23还用于在所述第二主电路21故障时切断所述第二主电路21的输出端与所述LED负载之间的连接。
请参阅图2,在可选实施例中,所述第一主电路11包括第一均流母线端111,所述第二主电路21包括第二均流母线端211,所述第一均流母线端111与所述第二均流母线端211连接,其中,连接所述第一均流母线端111与所述第二均流母线端211的导线为均流母线。所述第一电源10还包括第一均流电路15,所述第一均流电路15包括采样输入端1501、基准电压输入端1503及反馈输出端1505,所述采样输入端1501与所述第一隔离电路13连接,用于从所述第一隔离电路13获取第一采样电压;所述基准电压输入端1503与所述第一均流母线端111连接,用于获取均流母线电压;所述反馈输出端1505与所述第一主电路11连接。所述第一均流电路15用于根据所述第一采样电压及均流母线电压生成第一反馈信号,并通过所述反馈输出端1505反馈至所述第一主电路11,以触发所述第一主电路11调节输出电流的大小。所述第二电源20还包括第二均流电路25,所述第二均流电路25包括采样输入端2501、基准电压输入端2503及反馈输出端2505,所述采样输入端2501与所述第二隔离电路23连接,用于从所述第二隔离电路23获取第二采样电压;所述基准电压输入端2503与所述第二均流母线端211连接,用于获取均流母线电压;所述反馈输出端2505与所述第二主电路21连接。所述第二均流电路25用于根据所述第二采样电压及均流母线电压生成第二反馈信号,并通过所述反馈输出端2505反馈至所述第二主电路21,以触发所述第二主电路21调节输出电流的大小。可以理解,由于所述第一均流母线端111与所述第二均流母线端211之间通过所述均流母线连接,故所述第一均流电路15的基准电压输入端1503与所述第二均流电路25的基准电压输入端2503具有相同的基准电压,即均为所述均流母线电压,从而通过所述第一均流电路15及第二均流电路25的反馈调节作用,使得所述第一主电路11和所述第二主电路12具有相同的输出电流,实现所述第一电源10与第二电源20之间的均流控制。
在本实用新型的实施例中,所述第一电源10与所述第二电源20结构相同,即所述第一主电路11与所述第二主电路21结构相同,所述第一隔离电路13与所述第二隔离电路23结构相同,所述第一均流电路15与所述第二均流电路25结构相同;同时,所述第一主电路11、第一隔离电路13及第一均流电路15之间的连接关系与所述第二主电路21、第二隔离电路23及第二均流电路25之间的连接关系相同。其中,所述第一主电路11及第二主电路21为交流-直流转换电路,每一主电路均包括交流输入端、直流输出端、反馈输入端及所述均流母线端,关于所述第一主电路11及第二主电路21的体结构此处不再赘述。下面仅以所述第一电源10为例来描述所述第一隔离电路13及第一均流电路15的具体结构及其相互之间的连接关系。
请参阅图3,所述第一隔离电路13包括采样隔离模块131、比较控制模块133及辅助电源模块135,所述采样隔离模块131的输入端与所述第一主电路11的输出端连接,所述比较控制模块133的输入端与所述第一主电路11的输出端及所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+连接,所述比较控制模块133的输出端与所述采样隔离模块131的驱动控制端DRV连接,所述比较控制模块133用于根据所述第一主电路11的输出端的电压及所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+的电压之间的大小关系,输出驱动控制信号至所述驱动控制端DRV,以控制所述采样隔离模块131导通或断开所述第一主电路11的输出端与所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+之间的连接。所述辅助电源模块135与一直流电源VCC连接,用于将所述直流电源VCC转换为辅助电源VDD,以为所述比较控制模块133提供工作电源。
具体地,所述采样隔离模块131包括隔离晶体管Q5、第一采样电阻RS1、第二采样电阻RS2及采样输出端5VB,所述第一采样电阻RS1与第二采样电阻RS2相互并联连接,所述第一采样电阻RS1及第二采样电阻RS2的一端与所述第一主电路11的输出端5VA及一电容C1的一端连接,所述第一采样电阻RS1及第二采样电阻RS2的另一端与所述隔离晶体管Q5的源极s、采样输出端5VB及电阻R7的一端连接;所述电容C1的另一端接地;所述电阻R7的另一端与所述隔离晶体管Q5的栅极g与所述采样隔离模块131的驱动控制端DRV连接;所述隔离晶体管Q5的漏极d与所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+及电容C4的一端连接;所述电容C4的另一端接地。其中,所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+即为所述第一隔离电路13的输出端。
所述比较控制模块133包括比较器U2-B,第一晶体管Q1及第二晶体管Q2,所述比较器U2-B包括第一输入端5、第二输入端6及输出端7,所述比较器U2-B的第一输入端5通过电阻R2与所述第一主电路11的输出端5VA连接,所述比较器U2-B的第二输入端6通过电阻R3与所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+连接,所述比较器U2-B的输出端7与所述第一晶体管Q1的基极1及所述第二晶体管Q2的基极1连接,所述第一晶体管Q1的基极1及所述第二晶体管Q2的基极1还与电阻R1的一端连接,所述电阻R1的另一端与所述辅助电源VDD及所述第一晶体管Q1的集电极3连接;所述第一晶体管Q1的发射极2与所述第二晶体管Q2的发射极3连接;所述第二晶体管Q2的集电极2接地。所述第一晶体管Q1的发射极2及所述第二晶体管Q2的发射极3还通过相互并联的二极管D1及电阻R4与所述采样隔离模块131的驱动控制端DRV连接,其中所述二极管D1的正极与所述驱动控制端DRV连接,所述二极管D1的负极与所述第一晶体管Q1的发射极2及所述第二晶体管Q2的发射极3连接。
当所述第一主电路11正常运行时,所述隔离晶体管Q5处于导通状态,由于所述隔离晶体管Q5的源极s和漏极d之间存在导通压降,所述第一主电路11的输出端5VA的电压高于所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+的电压,比较器U2-B的输出端7输出高电平信号,则所述隔离晶体管Q5的栅极g为高电平,从而维持所述隔离晶体管Q5处于导通状态。若所述第一主电路11出现故障,所述第二主电路21正常运行,则所述第一主电路11的输出端5VA输出电压为零,所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+的电压由所述第二主电路21提供,则所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+的电压高于所述第一主电路11的输出端5VA的电压,所述比较器U2-B的输出端7输出低电平信号,所述隔离晶体管Q5的栅极g的电平被拉低,则所述隔离晶体管Q5截止,从而断开所述第一主电路11的输出端5VA与所述采样隔离模块131的输出端OUTPUT+之间的连接,从而断开所述第一电源10与所述第二电源20的并联连接。
请参阅图4,所述第一均流电路15包括放大模块151、均流调节模块153及反馈控制模块155,所述放大模块151的输入端与所述第一主电路11的输出端5VA及所述采样输出端5VB连接,所述放大模块151用于从所述第一主电路11的输出端5VA及所述采样输出端5VB之间获取采样电压并放大处理;所述放大模块151的输出端与所述均流调节模块153的输入端及所述反馈控制模块155的输入端连接,所述基准电压输入端1503与所述均流母线端111连接,用于获取均流母线电压;所述均流调节模块153的输出端与所述反馈控制模块155的输入端连接;所述反馈控制模块155的输出端与第一均流电路15的所述反馈输出端1505连接;所述反馈控制模块155用于根据所述放大模块151输出的放大后的采样电压与所述均流母线电压的大小关系,生成反馈控制信号,以控制所述第一主电路11调节输出电压和输出电流的大小。
具体地,所述放大模块151包括运算放大器U1-A,所述运算放大器U1-A包括第一输入端3、第二输入端2及输出端1,所述运算放大器U1-A的第一输入端3通过电阻R9与所述第一主电路11的输出端5VA连接,所述运算放大器U1-A的第二输入端2通过电阻R10与所述采样输出端5VB连接,所述运算放大器U1-A的输出端1通过相互串联的电阻R14及电阻R30与所述反馈控制模块155连接,所述运算放大器U1-A的输出端1还通过电阻R17与所述均流调节模块153连接。
所述均流调节模块153包括电位器VR1、比较器U3-B及二极管D2,所述电位器VR1包括第一连接端1、点位调节端2及第二连接端3,所述第二连接端3与所述电阻R17连接,所述第一连接端1与所述比较器U3-B的第一输入端5连接,所述比较器U3-B的输出端7与所述二极管D2的正极连接,所述二极管D的负极通过电阻R19与所述基准电压输入端1503连接,所述二极管D的负极还通过电阻R20与所述反馈控制模块155连接;所述比较器U3-B的第二输入端6与所述二极管D的负极连接。
所述反馈控制模块155包括运算放大器U3-A及晶体管Q4,所述运算放大器U3-A的第一输入端2与所述R30连接,所述运算放大器U3-A的第二输入端3与所述电阻R20连接,所述运算放大器U3-A的输出端1通过电阻R24与所述晶体管Q4的基极1连接,所述晶体管Q4的发射极2接地,所述晶体管Q4的集电极3通过串联的电阻R26及电阻R15与所述反馈输出端1505连接。
所述放大模块151通过检测所述第一采样电阻RS1及第二采样电阻RS2两端的采样电压,即所述第一主电路11的输出端5VA与所述采样输出端5VB之间的电压并进行放大,放大后的采样电压经所述运算放大器U1-A的输出端1输出,并由所述电位器VR1调节分压,通过调节所述电位器VR1可使得所述第一电源10与第二电源20的均流母线端的电压大致相同,并使得所述放大后的采样电压大致等于所述均流母线端的电压。当所述第一电源10的负载电流小于所述均流母线上的平均电流时,所述第一采样电阻RS1及第二采样电阻RS2两端的采样电压会随着负载电流减小而变低,同时经所述运算放大器U1-A过放大后电压也会变低,进而导致所述运算放大器U3-A的第一输入端2的电压被拉低,所述运算放大器U3-A的第二输入端3的电压由均流母线电压决定,从而使得所述述运算放大器U3-A的第一输入端2的电压低于第二输入端3的电压,此时运算放大器U3-A的输出端1输出高电平,使得所述晶体管Q4饱和导通,进而在所述反馈输出端1505上生成第一反馈信号,以触发所述第一主电路11将输出电压抬高,增加所述第一电源10的负载能力,进而使该第一电源10的输出电流增大。可以理解,所述电源装置100通过所述第一均流电路15及第二均流电路25控制所述第一主电路11及第二主电路21自动调节输出电流,以实现动态平衡,达到均流控制效果。在本实施例中,所述第一均流电路15及第二均流电路25的均流精度小于3%。可以理解,在所述第一隔离电路13及第一均流电路15中还包括若干电阻及电容元件,其具体连接关系分别如图3及图4中所示,此处不再赘述。
所述电源装置100通过设置所述第一隔离电路13,以在所述第一主电路11故障时通过所述第一隔离电路13切断所述第一主电路11的输出端与所述LED负载之间的连接,并通过设置所述第二隔离电路23,以在所述第二主电路21故障时通过所述第二隔离电路23切断所述第二主电路21的输出端与所述LED负载之间的连接,从而可以有效防止所述相互并联的第一电源10和第二电源20其中之一出现故障时对另一电源的影响,提升所述电源装置100可靠性。同时,所述电源装置100还通过设置所述第一均流电路15及第二均流电路25实现所述第一电源10与第二电源20输出电流的动态平衡控制,从而可根据不同的LED负载自动调节并均衡所述第一电源10与第二电源20的负载电流大小,提升所述电源装置100的稳定性。
可以理解,所述电源装置100并不限定于仅包括所述相互并联的第一电源10与第二电源20,还可以包括第三电源、第四电源、第N电源等多个电源,所述多个电源与所述第一电源10及第二电源20并联连接,且所述多个电源及所述第一电源10、第二电源20的均流母线端之间通过均流母线连接。所述多个电源均具有与所述第一电源10相同的电源结构,即所述多个电源中的每一个均包括主电路、隔离电路及均流电路,且所述主电路、隔离电路及均流电路之间的连接关系与所述第一主电路11、第一隔离电路13及第一均流电路15之间的连接关系相同。通过设置所述均流电路,可在所述电源装置100中相互并联的多个电源在相互并联为所述LED负载提供工作电源时,实现所述多个电源之间的负载均流,从而有效防止因多个电源之间的负载电流分配不均衡而导致部分电源过负荷而损坏;同时,通过设置所述隔离电路,可使得所述多个电源中任意一个出现故障的情况下,不会影响其他电源的正常工作,从而有效提升所述电源装置100的稳定性及可靠性。
以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本实用新型权利要求所作的等同变化,仍属于实用新型所涵盖的范围。