DC/DC变换器及故障容错电路

dc/dc变换器及故障容错电路
技术领域
1.本发明涉及dc/dc变换器的设计技术领域，具体地涉及一种dc/dc变换器及故障容错电路。


背景技术：

2.dc/dc变换器是常用的直流转换器件。在需要对较大功率的负载设备进行供电时，往往需要采用多个dc/dc变换器并联或串联的方式进行供电。两路串联供电的dc/dc变换器工作时，若有一个dc/dc变换器发生故障不输出电压，会导致总输出电压也消失，为了保证负载供电的连续性，需要实现容错控制，即一路dc/dc变换器故障时，另一路变换器技术工作，且保持总输出电压维持不变，这对于数字控制来说，可以通过改变算法来实现，而对于模拟控制的dc/dc变换器，其控制参数无法改变，容错控制难以实现。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的是提供一种dc/dc变换器及故障容错电路，该dc/dc变换器及故障容错电路能够才不改变控制算法的情况下，提高dc/dc变换器的稳定性。
4.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种dc/dc变换器及故障容错电路，包括：
5.第一电阻，所述第一电阻的一端用于连接至外部的一个dc/dc模块的一端；
6.第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第二电阻的另一端接地；
7.第一非门，所述第一非门的输入端用于连接至所述一个dc/dc模块的控制芯片；
8.第一可控开关，所述第一可控开关的一端与所述第一非门的输入端连接，且与所述第二电阻的一端连接；
9.第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一可控开关的另一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接；
10.第二可控开关，所述第二可控开关的一端与所述第一电阻的一端连接，所述第二可控开关的另一端用于连接至所述一个dc/dc模块的另一端；
11.第四电阻，所述第四电阻的一端用于连接至外部的另一个dc/dc模块的一端；
12.第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端连接，所述第五电阻的另一端接地；
13.第二非门，所述第二非门的输入端用于连接至所述另一个dc/dc模块的控制芯片，所述第二非门的输出端与所述第二可控开关的控制端连接；
14.第三可控开关，所述第三可控开关的一端与所述第二非门的输入端连接，且与所述第五电阻的一端连接；
15.第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二可控开关的另一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接；
16.第四可控开关，所述第四可控开关的一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四
可控开关的另一端用于连接至所述另一个dc/dc模块的另一端，所述第四可控开关的一端与所述第二可控开关的另一端连接，所述第四可控开关的控制端与所述第二非门的输出端连接。
17.可选地，所述第一电阻、第二电阻以及所述第三电阻的阻值采用公式(1)和公式(2)确定，
[0018][0019][0020]
其中，r1为所述第一电阻的阻值，r2为所述第二电阻的阻值，r3为所述第三电阻的阻值，vo1为所述第一电阻和第二电阻之间的节点的电压，vdc1为所述一个dc/dc模块的输出电压。
[0021]
可选地，所述第四电阻、第五电阻以及所述第六电阻的阻值采用公式(3)和公式(4)确定，
[0022][0023][0024]
其中，r5为所述第五电阻的阻值，r6为所述第六电阻的阻值，vo2为所述第五电阻和第六电阻之间的节点的电压，vdc2为所述另一个dc/dc模块的输出电压。
[0025]
可选地，所述第一可控开关和/或所述第二可控开关包括三极管。
[0026]
另一方面，本发明还提供一种dc/dc变换器，包括：
[0027]
第一dc/dc模块；
[0028]
第二dc/dc模块；
[0029]
第一电阻，所述第一电阻的一端用于连接至外部的第一dc/dc模块的一端；
[0030]
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第二电阻的另一端接地；
[0031]
第一非门，所述第一非门的输入端用于连接至所述第一dc/dc模块的控制芯片；
[0032]
第一可控开关，所述第一可控开关的一端与所述第一非门的输入端连接，且与所述第二电阻的一端连接；
[0033]
第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一可控开关的另一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接；
[0034]
第二可控开关，所述第二可控开关的一端与所述第一电阻的一端连接，所述第二可控开关的另一端用于连接至所述第一dc/dc模块的另一端；
[0035]
第四电阻，所述第四电阻的一端用于连接至外部的第二dc/dc模块的一端；
[0036]
第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端连接，所述第五电阻的另一端接地；
[0037]
第二非门，所述第二非门的输入端用于连接至所述第二dc/dc模块的控制芯片，所述第二非门的输出端与所述第二可控开关的控制端连接；
[0038]
第三可控开关，所述第三可控开关的一端与所述第二非门的输入端连接，且与所
述第五电阻的一端连接；
[0039]
第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二可控开关的另一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接；
[0040]
第四可控开关，所述第四可控开关的一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四可控开关的另一端用于连接至所述第二dc/dc模块的另一端，所述第四可控开关的一端与所述第二可控开关的另一端连接，所述第四可控开关的控制端与所述第二非门的输出端连接。
[0041]
可选地，所述第一电阻、第二电阻以及所述第三电阻的阻值采用公式(1)和公式(2)确定，
[0042][0043][0044]
其中，r1为所述第一电阻的阻值，r2为所述第二电阻的阻值，r3为所述第三电阻的阻值，vo1为所述第一电阻和第二电阻之间的节点的电压，vdc1为所述第一dc/dc模块的输出电压。
[0045]
可选地，所述第四电阻、第五电阻以及所述第六电阻的阻值采用公式(3)和公式(4)确定，
[0046][0047][0048]
其中，r5为所述第五电阻的阻值，r6为所述第六电阻的阻值，vo2为所述第五电阻和第六电阻之间的节点的电压，vdc2为所述第二dc/dc模块的输出电压。
[0049]
可选地，所述第一可控开关和/或所述第二可控开关包括三极管。
[0050]
通过上述技术方案，本发明提供的dc/dc变换器及故障容错电路通过采用模拟电路的方式实现两路dc/dc变换器在单路发生故障的情况下，依然不会影响系统的工作。相较于现有技术而言，在对电动汽车的dc/dc变换器升级时，通过该dc/dc变换器及故障容错电路只需要增加单个模块电路就能够完成全部的升级过程，节省了因对控制器算法进行更新而导致的算法调试工作。
[0051]
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0052]
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
[0053]
图1是根据本发明的一个实施方式的故障容错电路的电路图。
具体实施方式
[0054]
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此
处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
[0055]
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的故障容错电路的电路图。在该图1中，该故障容错电路可以包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一非门u1、第二非门u2、第一可控开关k1、第二可控开关k2、第三可控开关k3以及第四可控开关k4。
[0056]
在该图1中，第一电阻r1的一端可以用于连接至外部的一个dc/dc模块(dc/dc1)的一端。第二电阻r2的一端可以与第一电阻r1的另一端k连接，第二电阻r2的另一端可以接地。第一非门u1的输入端可以用于连接至一个dc/dc模块的控制芯片u3。第一可控开关k1的一端可以与第一非门u1的输入端连接，且与第二电阻r2的一端连接。第三电阻r3的一端与第一可控开关的另一端连接，第三电阻r3的另一端与第二电阻r2的另一端连接。第二可控开关k2的一端可以与第一电阻r1的一端连接，第二可控开关k2的另一端用于连接至一个dc/dc模块的另一端。
[0057]
第四电阻r4的一端可以用于连接至外部的另一个dc/dc模块(dc/dc2)的一端。第五电阻r5的一端可以与第四电阻r4的另一端连接，第五电阻r5的另一端可以接地。第二非门u2的输入端可以用于连接至另一个dc/dc模块的控制芯片u4，第二非门u2的输出端可以与第二可控开关k2的控制端连接。第三可控开关k3的一端可以与第二非门u2的输入端连接，且与第五电阻r5的一端可以连接。第六电阻r6的一端可以与第二可控开关k2的另一端连接，第三电阻r3的另一端可以与第二电阻r2的另一端连接。第四可控开关k4的一端可以与第四电阻r4的一端连接，第四可控开关k4的另一端可以用于连接至另一个dc/dc模块的另一端，第四可控开关k4的一端可以与第二可控开关k2的另一端连接，第四可控开关k4的控制端可以与第二非门u1的输出端连接。
[0058]
当该如图1所示的故障容错电路工作时，在两个dc/dc模块均正常工作的情况下，第一电阻r1和第二电阻r2之间的节点电压vo1为高电平。此时第一非门u1输出低电平，使得第三可控开关k3和第二可控开关k2保护断开状态。同理，此时第一可控开关k1和第四可控开关k4也处于断开状态。此时两个dc/dc模块串联工作，且整体故障容错电路的输出电压vdc为两个dc/dc模块的输出电压vdc1、vdc2的总和。
[0059]
在两个dc/dc模块中存在一个(例如dc/dc1)故障的情况下，此时第二电阻r2由于失去dc/dc模块的上拉电压，使得第一非门u1的输入变为低电平。由于第一非门u1的输出特性，此时第一非门u1输出高电平信号。在该第一非门u1输出高电平信号的情况下，第三可控开关k3、第二可控开关k2导通，从而使得该故障容错电路切换至另一个dc/dc模块单独供电的情况。为了保持此时总的输出电压仍然不变，此时可以通过对第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6进行调整来实现。即采用公式(1)和公式(2)来确定该第四电阻、第五电阻以及第六电阻，
[0060][0061][0062]
其中，r5为第五电阻的阻值，r6为第六电阻的阻值，vo2为第五电阻和第六电阻之间的节点的电压，vdc2为另一个dc/dc模块的输出电压。
[0063]
同理，在另一个dc/dc模块发生故障的情况下，该故障容错电路也可以通过公式(3)和公式(4)来确定第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3的阻值，
[0064][0065][0066]
其中，r1为第一电阻的阻值，r2为第二电阻的阻值，r3为第三电阻的阻值，vo1为第一电阻和第二电阻之间的节点的电压，vdc1为一个dc/dc模块的输出电压。
[0067]
另外，在本发明的一个实施方式中，考虑到第一可控开关k1和第二可控开关k2连接的是芯片电压，而第三可控开关k3和第四可控开关k4连接的负载电压，为了提高设备的耐用性，该第一可控开关k1和第二可控开关k2均可以为三极管；而第三可控开关k3和第四可控开关k4可以为继电器。
[0068]
另一方面，本发明还提供一种dc/dc变换器，包括第一dc/dc模块(dc/dc1)、第二dc/dc模块(dc/dc2)以及如图1中所示出的故障容错电路。具体地，在该图1中，该故障容错电路可以包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一非门u1、第二非门u2、第一可控开关k1、第二可控开关k2、第三可控开关k3以及第四可控开关k4。
[0069]
在该图1中，第一电阻r1的一端可以用于连接至外部的第一dc/dc模块(dc/dc1)的一端。第二电阻r2的一端可以与第一电阻r1的另一端k连接，第二电阻r2的另一端可以接地。第一非门u1的输入端可以用于连接至第一dc/dc模块的控制芯片u3。第一可控开关k1的一端可以与第一非门u1的输入端连接，且与第二电阻r2的一端连接。第三电阻r3的一端与第一可控开关的另一端连接，第三电阻r3的另一端与第二电阻r2的另一端连接。第二可控开关k2的一端可以与第一电阻r1的一端连接，第二可控开关k2的另一端用于连接至第一dc/dc模块的另一端。
[0070]
第四电阻r4的一端可以用于连接至外部的第二dc/dc模块(dc/dc2)的一端。第五电阻r5的一端可以与第四电阻r4的另一端连接，第五电阻r5的另一端可以接地。第二非门u2的输入端可以用于连接至第二dc/dc模块的控制芯片u4，第二非门u2的输出端可以与第二可控开关k2的控制端连接。第三可控开关k3的一端可以与第二非门u2的输入端连接，且与第五电阻r5的一端可以连接。第六电阻r6的一端可以与第二可控开关k2的另一端连接，第三电阻r3的另一端可以与第二电阻r2的另一端连接。第四可控开关k4的一端可以与第四电阻r4的一端连接，第四可控开关k4的另一端可以用于连接至第二dc/dc模块的另一端，第四可控开关k4的一端可以与第二可控开关k2的另一端连接，第四可控开关k4的控制端可以与第二非门u1的输出端连接。
[0071]
当该如图1所示的故障容错电路工作时，在两个dc/dc模块均正常工作的情况下，第一电阻r1和第二电阻r2之间的节点电压vo1为高电平。此时第一非门u1输出低电平，使得第三可控开关k3和第二可控开关k2保护断开状态。同理，此时第一可控开关k1和第四可控开关k4也处于断开状态。此时两个dc/dc模块串联工作，且整体故障容错电路的输出电压vdc为两个dc/dc模块的输出电压vdc1、vdc2的总和。
[0072]
在两个dc/dc模块中存在一个(例如dc/dc1)故障的情况下，此时第二电阻r2由于
失去dc/dc模块的上拉电压，使得第一非门u1的输入变为低电平。由于第一非门u1的输出特性，此时第一非门u1输出高电平信号。在该第一非门u1输出高电平信号的情况下，第三可控开关k3、第二可控开关k2导通，从而使得该故障容错电路切换至第二dc/dc模块单独供电的情况。为了保持此时总的输出电压仍然不变，此时可以通过对第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6进行调整来实现。即采用公式(1)和公式(2)来确定该第四电阻、第五电阻以及第六电阻，
[0073][0074][0075]
其中，r5为第五电阻的阻值，r6为第六电阻的阻值，vo2为第五电阻和第六电阻之间的节点的电压，vdc2为第二dc/dc模块的输出电压。
[0076]
同理，在第二dc/dc模块发生故障的情况下，该故障容错电路也可以通过公式(3)和公式(4)来确定第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3的阻值，
[0077][0078][0079]
其中，r1为第一电阻的阻值，r2为第二电阻的阻值，r3为第三电阻的阻值，vo1为第一电阻和第二电阻之间的节点的电压，vdc1为第一dc/dc模块的输出电压。
[0080]
另外，在本发明的一个实施方式中，考虑到第一可控开关k1和第二可控开关k2连接的是芯片电压，而第三可控开关k3和第四可控开关k4连接的负载电压，为了提高设备的耐用性，该第一可控开关k1和第二可控开关k2均可以为三极管；而第三可控开关k3和第四可控开关k4可以为继电器。
[0081]
通过上述技术方案，本发明提供的dc/dc变换器及故障容错电路通过采用模拟电路的方式实现两路dc/dc变换器在单路发生故障的情况下，依然不会影响系统的工作。相较于现有技术而言，在对电动汽车的dc/dc变换器升级时，通过该dc/dc变换器及故障容错电路只需要增加单个模块电路就能够完成全部的升级过程，节省了因对控制器算法进行更新而导致的算法调试工作。
[0082]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0083]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0084]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0085]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0086]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0087]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0088]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0089]
还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0090]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。