一种高功率合成电源系统电源模块故障隔离方法与流程

本发明涉及高功率电源系统，特别是涉及电源模块冗余系统的故障隔离技术。

背景技术：

为了增加高功率电源系统的功率容量，提高其可靠性和可维修性，高功率电源系统多采用多个相同的电源模块并联冗余工作的方式，形成高功率合成电源系统。该系统中，当单个电源模块出现故障时，需要将故障电源模块和电源系统隔离，以保证其余电源模块可以继续正常工作。常用的方法是使用功率二极管，使用该方法时，要在每个电源模块的输出端串联一个二级管到电源系统输出总线，如图1所示(图中为正电源，如果负电源二极管反向串联)。这样，当任何一个电源模块出现欠压或短路故障时，因二极管的单向导通特性，这些故障不会传递到电源系统的总线上。但是，该方法有两个问题：第一，当单个电源模块出现输出过压时，故障无法隔离；第二，功率二极管管压降会引入较大功率损耗，从而降低了电源系统的工作效率，且这部分功率损耗无法通过并联工作方式加以改善。

本发明针对上述问题提出了一种故障隔离方法。技术方案中，当单个电源模块出现输出过压、输出欠压或输出端短路等故障时，故障模块和电源系统都可以实现故障隔离，同时，可以减小因功率二极管而引入的功率损耗。

技术实现要素：

本发明的内容是提供一种高功率合成电源系统电源模块故障隔离方法。如图2所示，在单个电源模块输出回路中串接N沟道场效应管V1，V1的源极接电源模块输出端、漏极接入电源系统。开机时，电源模块根据故障标志位触发导通V1，电源模块输出通过V1和负载形成回路。当单个电源模块出现输出过压、输出欠压或输出短路等故障时，电源模块再根据故障标志位截止V1，使电源模块的输出与电源系统隔离，此时在系统不断电的前提下可直接更换故障电源模块。

N沟道场效应管饱和导通时，其源漏级等效为一个电阻R_DS。正常工作时，电源模块的输出电流通过场效应管形成压降。在低压大电流工作场合，可以采用多个等效导通电阻R_DS为mΩ量级的N沟道场效应管并联代替功率二极管，使场效应管源漏级之间的导通压降小于1V(功率二极管的导通电压约为1V)，即可减小主回路的功率损耗，提高系统工作效率。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、当电源模块出现故障(输入过欠压、输出过欠压、过热和输出过流等)时，均可以采用此方法实现故障电源模块与电源系统隔离；

2、采用多个等效导通电阻R_DS为mΩ量级的N沟道场效应管并联代替工作，可以在很大程度上减小主回路的功率损耗，提高系统工作效率。

下面结合附图对本发明的技术解决方案作详细描述。

附图说明

图1为常用的电源模块输出故障隔离的电路原理图。

图2为一种高功率合成电源系统电源模块故障隔离方法的电路原理图。

具体实施方式

本发明一种高功率合成电源系统电源模块故障隔离方法的电路原理图参见图2，图中V1为N沟道场效应管，D1为光电隔离驱动器，D2为缓冲器。

1.图2所示为一种高功率合成电源系统电源模块故障隔离方法的电路原理图，C1为输出滤波保持电容，N沟道场效应管V1的源极接电源原输出端，漏极接电源系统。V_out为漏极电压，V_in为源极电压，对应的参考电位如图所示为C1的负极；V_G为门极电压，对应的参考电位为V_ss；

2.+15V通过限流电阻R1、光电隔离驱动器D1前端的发光二极管和同相缓冲器D2形成回路；电阻R2为驱动限流电阻，电容C2为加速电容；当故障标志位为低电平时，光电隔离驱动器D1的副边输出V_G相对副边的电源参考端V_ss为高电平；当故障标志位为高电平时，光电隔离驱动器D1的副边输出V_G相对副边的电源参考端V_ss为低电平；

3.正常工作时，电源模块的故障标志位为低电平，场效应管V1处于饱和导通状态，电源模块通过V1接入电源系统，为系统提供供电。当单个电源模块出现输出过压、输出欠压或输出短路等故障时，故障标志位为高电平时，场效应管V1截止，故障电源模块与电源系统隔离。此时在系统不断电的前提下可直接更换故障电源模块；

4.在低压大电流工作场合，可以采用多个等效导通电阻R_DS为mΩ量级的N沟道场效应管并联工作，使场效应管源漏级之间的导通压降小于1V(功率二极管的导通电压约为1V)。