一种电源保护和分配单元电路的制作方法

本申请属于核能设备电源设计，具体涉及一种电源保护和分配单元电路。

背景技术：

1、在工业应用中，为了应对现场复杂多变的需求变化，需要通过以类似plc的形式开发一套具备不同功能性能的基本功能单元，不同功能单元可以自由组态配置为一个有机整体，以实现设备开发与维护的通用化、模块化、系列化；而在某些设备体积较为紧张的应用环境中，往往需要将浪涌保护、过压保护、过流保护、欠压保护等功能集成于特定的电源保护与分配单元中，以实现集中保护与电源分配，以避免在复杂电磁兼容环境和特殊工作模式下损坏设备电路系统中的各类芯片。同时，由于电源保护与分配单元关乎整个电路系统的正常供电，这也对电源保护与分配单元提出了极高的任务可靠性要求。

2、由于电源保护和分配单元提供了整个电路系统的供电，其可靠性直接决定了整个设备电路系统的供电，工业领域往往通过冗余供电的形式来大幅提高其可靠性。然而，传统的冗余电源保护和分配单元往往存在架构复杂、切换过程中电压跌落明显、存在电流反灌风险、热耗较高等问题，以常见的几种实现方式为例：

3、1.使用二极管实现两路电源并联后输出

4、在流过较大电流时，整流二极管的压降可以达到1v以上，这将带来较大功率损耗，且二极管长时间处于发热状态，对其使用寿命会产生一定影响。

5、2.使用可编程控制器件gpio口进行使能控制

6、需要额外提供一路供电回路对可编程控制器件供电，系统复杂度与体积增加；此外，由于可编程控制器件回路失效也将导致整体失效，如不能保证可编程控制器件回路的高可靠性，则可靠性提升较为有限；最后，该方案将占用较大体积。

7、3.主通道pg信号取反后使能辅通道

8、主通道电压在已经跌落后方可使能辅通道输出电压，这一切换过程将导致在切换过程中会有几ms的电压跌落，同时有一定的电流反灌风险。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种电源保护和分配单元电路，解决电流反灌的问题。

2、实现本申请目标的技术方案：

3、本申请实施例提供的一种电源保护和分配单元电路，所述电路，包括：第一nmos管、第二nmos管、或门控制器和电流保护芯片；

4、两路24v电源输入分别经所述第一nmos管和所述第二nmos管连接输出通道；所述输出通道上串联有所述电流保护芯片；

5、所述或门控制器通过拉高或拉低所述第一nmos和所述第二nmos管的g极，控制所述第一nmos和所述第二nmos管的导通或者关断来实现供电电路的冗余输出控制；所述或门控制器根据所述第一nmos管和所述第二nmos管的输入-输出压降来检测所述两路24v电源输入的压降情况控制所述第一nmos管和所述第二nmos管的关断，以防止反向电流。

6、可选的，当反向电流使得所述第一nmos管的输入-输出压降小于-25mv，所述或门控制器关断所述第一nmos管；当所述第二nmos管的输入-输出压降小于-25mv，所述或门控制器关断所述第二nmos管。

7、可选的，所述或门控制器还通过检测两路24v电源输入的电压实现输入过压保护、输入欠压保护。

8、可选的，所述或门控制器还将所述电路的故障状态信息通过故障指示引脚的电平状态上传至电路系统主控制器。

9、可选的，所述电流保护芯片通过调整软启动时间长短的方式实现启动浪涌电流的限制。

10、可选的，所述电流保护芯片内置有串联在所述输出通道上的第三nmos管，通过监测所述第三nmos管压降的功能实现过流保护、短路保护。

11、可选的，所述电流保护芯片通过对输出电压做反馈并比较以实现输出过压箝位保护。

12、可选的，所述电流保护芯片内置过温保护功能，在温度超限时关断所述第三nmos管。

13、可选的，所述第三nmos管的导通阻抗为40mω，25℃条件下最大热耗为2.5w。

14、可选的，所述电路，还包括：第一tvs二极管和第二tvs二极管；

15、所述第一tvs二极管的一端和所述第二tvs二极管的一端分别连接所述两路24v电源输入；

16、所述第一tvs二极管的另一端和所述第二tvs二极管的另一端接地。

17、本申请的有益技术效果在于：

18、本申请实施例提供的一种电源保护和分配单元电路，在引入极低功耗的前提下，可实现两路供电通道的无缝平滑切换，同时该单元集成完备的电源保护和指示功能。确保相关用电部件可以获得高可靠直流供电，冗余切换过程不影响用电部件正常运行，同时子电路系统故障不影响整个直流电源轨上电路系统的正常工作，在电源保护和分配单元出现部分故障时及时上报故障指示信息以便及时进行维修保障操作。

技术特征：

1.一种电源保护和分配单元电路，其特征在于，所述电路，包括：第一nmos管、第二nmos管、或门控制器和电流保护芯片；

2.根据权利要求1所述的电源保护和分配单元电路，其特征在于，当反向电流使得所述第一nmos管的输入-输出压降小于-25mv，所述或门控制器关断所述第一nmos管；当反向电流使得所述第二nmos管的输入-输出压降小于-25mv，所述或门控制器关断所述第二nmos管。

3.根据权利要求2所述的电源保护和分配单元电路，其特征在于，所述或门控制器还通过检测两路24v电源输入的电压实现输入过压保护、输入欠压保护。

4.根据权利要求3所述的电源保护和分配单元电路，其特征在于，所述或门控制器还将所述电路的故障状态信息通过故障指示引脚的电平状态上传至电路系统主控制器。

5.根据权利要求1所述的电源保护和分配单元电路，其特征在于，所述电流保护芯片通过调整软启动时间长短的方式实现启动浪涌电流的限制。

6.根据权利要求5所述的电源保护和分配单元电路，其特征在于，所述电流保护芯片内置有串联在所述输出通道上的第三nmos管，通过监测所述第三nmos管压降的功能实现过流保护、短路保护。

7.根据权利要求6所述的电源保护和分配单元电路，其特征在于，所述电流保护芯片通过对输出电压做反馈并比较以实现输出过压箝位保护。

8.根据权利要求6所述的电源保护和分配单元电路，其特征在于，所述电流保护芯片内置过温保护功能，在温度超限时关断所述第三nmos管。

9.根据权利要求6所述的电源保护和分配单元电路，其特征在于，所述第三nmos管的导通阻抗为40mω，25℃条件下最大热耗为2.5w。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电源保护和分配单元电路，其特征在于，所述电路，还包括：第一tvs二极管和第二tvs二极管；

技术总结
本申请属于核能设备电源设计技术领域，具体涉及一种电源保护和分配单元电路；该电路，包括：第一NMOS管、第二NMOS管、或门控制器和电流保护芯片；两路24V电源输入分别经第一NMOS管和第二NMOS管连接输出通道；输出通道上串联有电流保护芯片；或门控制器通过拉高或拉低第一NMOS和第二NMOS管的G极，控制第一NMOS和第二NMOS管的导通或者关断来实现供电电路的冗余输出控制；或门控制器根据第一NMOS管和第二NMOS管的输入‑输出压降来检测两路24V电源输入的压降情况控制第一NMOS管和第二NMOS管的关断，以防止反向电流。该电路在引入极低功耗的前提下，可实现两路供电通道的无缝平滑切换，同时该单元集成完备的电源保护和指示功能。

技术研发人员：张洧川,袁浩博,赵辉,何小鹏,秦帆,何正熙,李璐,陈杰,肖鹏,简一帆,寸怡鹏,廖成晋,杨洪润,卢川,高希龙,田俊科
受保护的技术使用者：中国核动力研究设计院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12