[发明专利]一种具有防反功能的模块化供电装置及防反控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，尤其涉及一种具有防反功能的模块化供电装置及防反控制电路。

背景技术

随着铁路运输指挥系统智能化、信息化、网络化，铁路信号电源的应用范围逐渐向综合集中供电系统方向发展。目前，铁路信号电源采用标准化的电源模块为铁路设备进行供电。铁路信号模块电源采用两路电源-主-备输入，经交流接触器自动切换后，通过电磁干扰滤波，经过并联均流的高频整流器升压、整流，经过高频(DC/DC)变换为各种直流电源输出，模块电源并联均流输出向继电器、直流电动转辙机等直流信号设备供电。铁路信号模块电源一般都工作在多模块并联的N+1或者N+M冗余系统中，模块容量相同，均分负载，如单个模块发生短路、输出欠压或无输出等故障时，为了保证不影响系统的正常输出，使故障模块快速退出供电系统，现有技术中通常是在模块电源输出端加隔离二极管电路实现该功能。图1为现有技术中铁路信号模块电源结构示意图。如图1所示，在铁路信号模块电源的输出端配置连接一个或者多个二极管并联进行隔离，所述隔离二极管可以安装在铁路信号电源模块内部，也可安装在模块外部，假设模块1发生短路、输出欠压或无输出等故障时，所述隔离二极管能够有效防止模块2输出的电压信号反灌倒模块1，使故障模块自动退出供电系统。该技术方案具有电路结构简单可靠，所用器件少的优点，适用于输出小电流供电的模块电源，但是在实际运用中存在以下缺点：1）隔离二极管由于顺向导通压降带来的高损耗，降低了模块效率，同时高损耗带来严重的热问题，导致模块散热器增大，模块体积增大；2）隔离二极管顺向导通压降与负载电流成正比关系，导致模块负载调整率变差；3）隔离二极管自主隔离，不受控，反向恢复导致反向瞬态电流，使输出信号产生振荡；4）多个二极管并联时，负温度系数的二极管将产生严重不均流性，负载集中在个别二极管，导致二极管过热损坏。上述缺点在低压大电流信号电源模块中更加突出。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，在现有的开关电源模块输出端增加隔离电路和防反控制电路，通过防反控制电路控制隔离电路的工作状态，进而使开关电源模块的输出可无振荡平滑切换，解决了隔离二极管高损耗，低效率，低负载调整率的问题，以及高损耗低效率带来的温升等问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种具有防反功能的模块化供电装置，所述装置包括开关电源模块，还包括隔离电路单元和防反控制电路单元，所述开关电源模块与隔离电路单元和防反控制电路单元连接，

所述开关电源模块用于将输入的交流信号转换成直流信号输出到隔离电路单元和防反控制电路单元；

所述防反控制电路单元用于对隔离电路单元的输入端电压和输出端电压进行采样并进行逻辑判断，当输入端采样电压与输出端采样电压的压差大于预设的压差阈值时，输出高电平信号；当输入端采样电压与输出端采样电压小于或等于预设的压差阈值时，输出低电平信号；

所述隔离电路单元用于根据所述防反控制电路单元输出的开关量信号进行导通或截止，从而控制与其连接的开关电源模块正常输出或者退出供电。

所述隔离电路单元包括至少一个单极型晶体管；当存在两个或两个以上单极型晶体管时，晶体管并联连接。

所述隔离电路单元采用功率MOSFET晶体管。

所述防反控制电路单元包括信号采集电路、逻辑判断电路和升压电路；

所述信号采集电路用于对所述隔离电路单元的输入端电压和输出端电压进行采样；

所述逻辑判断电路用于对隔离电路单元的输入端采样电压与输出端采样电压进行逻辑判断，当输入端采样电压与输出端采样电压的压差大于预设的压差阈值时，控制升压电路输出高电平；当输入端采样电压与输出端采样电压小于或等于预设的压差阈值时，控制升压电路输出低电平；

所述升压电路用于根据接收到的逻辑判断电路输出的控制信号通过内部自举电路升压输出规定幅值的电压信号驱动隔离电路单元工作。

所述防反控制电路包括滤波电容，所述电容能够在开关电源模块发生故障时为防反控制电路供电。

所述隔离电路单元通过粘贴的方式连接到PCB板上。

所述隔离电路单元和防反控制电路单元集成在开关电源模块内部；或者，所述隔离电路单元和防反控制电路单元位于开关电源模块外部，开关电源模块的输出端与隔离电路单元和防反控制电路单元连接。

本发明还公开一种具有防反功能的控制电路，所述电路包括隔离电路单元和防反控制电路单元，