[發明專利]分布式供電電路斷電預保護電路及方法

有效

• 申請號: 202110264692.0
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113013834B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 陸國棟;劉恒才
• 申請（專利權）人: 亞青永葆生活用紙（蘇州）有限公司
• 主分類號: H02H3/24
• 分類號: H02H3/24;H02M1/36
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙) 32251
• 代理人: 劉計成

本發明公開了一種分布式供電電路斷電預保護電路，該分布式供電斷電預保護電路包括一邏輯控制單元，在輸入電壓出現波動或掉電時，通過邏輯控制單元按時序依次使各電壓轉化模塊停止工作，本專利中整個控制環路都是硬件控制的，反應速度會非常迅速，而各個用電器件又是按時序依次延時斷電的，因此該保護電路有足夠的時間在電壓輸入端掉電到預警值之后危險值之前完成掉電保護的動作。整個供電線路在各模塊的配合之下，達到了當電壓輸入端電壓出現異常時，迅速切斷后端用電設備的，使其在電壓還算正常時快速完成掉電，避免電壓輸入端電壓更加惡劣時對后端設備的損壞。

技術領域

本發明涉及一種供電保護電路，特別涉及一種對時序要求嚴格的大規模直流供電場景下的供電斷電預保護電路及方法。

背景技術

在供電過程中，不可避免的會出現斷電的狀況，為了電路安全，需要設置保護電路對用電器件進行保護。常用斷電延時保護電路有以下幾種：1）、電網電壓正常時，市電電壓通過斷電延時保護器穩壓后供應給負載使用，性能好的斷電延時保護器本身就是良好的交流穩壓器，同時改善電源質量；同時它還對機內的電池進行充電，儲存后備能量。2）、電網電壓異常時（欠壓、過壓、掉電、干擾等）斷電延時保護器的逆變器將電池的直流電能轉換為交流電能維持對負載的供電。3）、斷電延時保護器在電網供電和電池供電之間自行切換，確保對負載的不間斷供電。而且可以根據設備的精密程度來選擇可承受的切換時間。

但在一些特殊場合，如在一些產線、工廠、數據中心甚至是一些電子產品中大多采用的是大規模直流供電，在這些場合供電不只是要起到提供電能功率的作用，而且對電源的時序要求也比較高。因為當負載端分布了大量的數字芯片時，電源的時序錯誤有可能導致系統嚴重報錯。在極端情況下，例如輸入電壓異常掉電時，紊亂的電源時序，過低的輸入電壓甚至有可能損壞硬件設備，造成不可挽回的損失。尤其是當后端負載數量很大時，面對輸入電壓的異常掉電，更加需要一個完善的保護機制。隨著負載越來越高，后端用電機器的數量增加，對供電結構的可靠性和容錯性提出了越來越高的要求。

現有的斷電延時保護電路只能起到基礎的保護作用，無法精細控制掉電的時序，在對供電系統可靠性要求較高的應用場景下無法滿足需求。因此有必要設計一種在輸入電壓出現波動或異常掉電時可精確的電壓采樣和電源時序控制，保護后端負載器件的安全保護電路及方法。

發明內容

為克服上述現有技術中的不足，本發明的目的在于設計一種在輸入電壓出現波動或異常掉電時可精確的電壓采樣和電源時序控制，保護后端負載器件的安全保護電路。

一種分布式供電電路斷電預保護電路，其包括：電壓輸入端（Vin），所述電壓輸入端與電源連接，用于輸入電壓信號；參考電壓輸入端（Vref），所述參考電壓輸入端用于輸入觸發掉電保護目標電壓；多個電壓轉化模塊（VRM），所述多個電壓轉化模塊分別與用電器件連接，所述電壓轉化模塊用于將輸入電壓進行轉化為與用電器件相匹配的電壓；多個Efuse模塊，所述多個電壓轉化模塊分別通過一Efuse模塊與所述電壓輸入端連接，所述Efuse模塊用于在電路中電流超過預設熔斷電流范圍時熔斷；比較器，所述電壓輸入端、參考電壓輸入端分別與所述比較器的第一輸入端、第二輸入端連接；邏輯控制單元，所述邏輯控制單元包括一信號輸入端和多個信號輸出端，所述信號輸入端與所述比較器的輸出端連接，所述電壓轉化模塊與所述邏輯控制單元的信號輸出端一一對應連接；當所述電壓輸入端電壓（Vin）低于所述參考電壓輸入端（Vref）的觸發掉電保護目標電壓時，所述比較器輸出反饋信號給所述邏輯控制單元，所述邏輯控制單元控制所述多個信號輸出端按時序依次輸出信號給所述電壓轉化模塊，使相應電壓轉化模塊依次停止工作。

優選的，所述邏輯控制單元還有多個信號輸出端與所述多個Efuse模塊一一對應連接，當所述電壓輸入端電壓（Vin）低于所述參考電壓輸入端（Vref）的觸發掉電保護目標電壓時，所述比較器輸出反饋信號給所述邏輯控制單元，所述邏輯控制單元控制所述多個信號輸出端按時序依次輸出信號給所述Efuse模塊，使相應Efuse模塊處于斷路狀態。

優選的，所述邏輯控制單元為FPGA模塊。