开关电源及其控制方法技术

本申请公开了一种开关电源及其控制方法。所述开关电源包括：控制电路、开关电路和滤波电路，控制电路的控制端连接开关电路的被控端，开关电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端为开关电源的电压输出端；开关电路包括下部开关、上部开关和上部备份开关，下部开关的第一端连接开关电路的输出端，上部开关和上部备份开关并联在供电电源与开关电路的输出端之间；当上部开关发生故障时，控制电路通过第二控制端控制上部开关停止工作，并通过第三控制端控制上部备份开关进行工作。本申请可以实现对故障电路的在线隔离，且通过保护性地切换到上部备份开关，使得开关电路可以继续正常工作，保证了开关电源的正常使用。

Switching power supply and its control method

The invention discloses a switching power supply and a control method thereof. The switching power supply comprises a control circuit, a switching circuit and a filtering circuit, a control end of the control circuit connects the controlled end of the switching circuit, an output end of the switching circuit connects the input end of the filtering circuit, and the output end of the filtering circuit is the voltage output end of the switching power supply; the switching circuit comprises a lower switch, an upper switch and an upper switch. The first end of the lower switch connects the output end of the switching circuit, and the upper switch and the upper backup switch are connected in parallel between the output end of the power supply and the switching circuit; when the upper switch fails, the control circuit controls the upper switch to stop working through the second control terminal and the upper switch to control through the third control terminal. The backup switch works. The application can realize on-line isolation of the fault circuit, and by protectively switching to the upper backup switch, the switching circuit can continue to work normally, ensuring the normal use of the switching power supply.

【技术实现步骤摘要】
开关电源及其控制方法
本申请涉及电子
，特别涉及一种开关电源及其控制方法。
技术介绍
随着电子技术的发展，开关电源因其小型、轻量、输入范围宽和高效率等特点已被广泛应用于通信、家电、工业仪表等领域的电子设备中，其已成为电子信息产业不可或缺的一种电源方式。开关电源通过控制开关元件导通和关断的时间比率，来维持稳定的输出电压，随着电子设备的供电需求的增加，开关电源的功率越来越大，功率密度越来越大，工作温度越来越高，从而使得开关电源的可靠性要求也越来越高。开关电源包括控制电路、开关电路和滤波电路。控制电路用于控制开关电路的导通和关断。开关电路用于根据控制电路的控制，生成开关信号。滤波电路用于将开关信号整形为稳定的电压信号，进行输出。滤波电路输出的电压信号用于电路板或电子设备的供电。在实际应用场景中，为了提高开关电源的可靠性。开关电源还可以包括保险管。当开关电路发生短路故障时，保险管触发熔断，避免开关电源所供电的电路板或电子设备受到高电压冲击。然而，保险管的熔断过程需要一定的时间周期。特别是在可靠性要求比较高的场景中，在保险管熔断过程中，高电压仍有可能通过滤波电路加载在开关电源所供电的电路板或电子设备上，从而损坏电路板或电子设备中的电子器件。
技术实现思路
本申请提供了一种开关电源及其控制方法，可以实现在开关电源中的电路故障后进行自动隔离，并切换到备份电路开始工作，从而不仅可以避免开关电源所供电的电路板或电子设备受到高电压冲击，而且可以保证开关电源的正常使用。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种开关电源，所述开关电源包括：控制电路、开关电路和滤波电路，所述控制电路的控制端连接所述开关电路的被控端，所述开关电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端为所述开关电源的电压输出端；所述开关电路包括下部开关、上部开关和上部备份开关，所述下部开关的第一端连接所述开关电路的输出端，所述上部开关和所述上部备份开关并联在供电电源与所述开关电路的输出端之间；所述开关电路的被控端包括所述下部开关的被控端、所述上部开关的被控端和所述上部备份开关的被控端，所述控制电路的控制端包括第一控制端、第二控制端和第三控制端，所述下部开关的被控端连接所述控制电路的第一控制端，所述上部开关的被控端连接所述控制电路的第二控制端，所述上部备份开关的被控端连接所述控制电路的第三控制端；其中，当所述上部开关发生故障时，所述控制电路用于通过所述第二控制端控制所述上部开关停止工作，并用于通过所述第三控制端控制所述上部备份开关进行工作。需要说明的是，下部开关可以包括金属氧化物半导体(Metal-Oxde-Semconductor，MOS)管、绝缘栅双极型晶体管(nsulatedGateBpolarTransstor，GBT)、三极管、晶闸管、继电器等开关器件中的至少一个；上部开关可以包括MOS管、GBT、三极管、晶闸管、继电器等开关器件中的至少一个；上部备份开关可以包括MOS管、GBT、三极管、晶闸管、继电器等开关器件中的至少一个。在本申请实施例中，下部开关和上部开关组成了开关电路的主用电路，下部开关和上部备份开关组成了开关电路的备份电路，从而可以实现对该开关电源的冗余备份。在上部开关未发生故障时，通过开关电路的主用电路输出开关信号，在上部开关发生故障时，从开关电路的主用电路切换到备份电路，通过开关电路的备份电路输出开关信号，从而不仅实现了对故障电路的在线隔离，避免了高电压损坏该开关电源所供电的电路板或电子设备，而且通过实时保护切换，使得开关电路可以继续进行正常工作，避免了故障对该开关电源的性能的影响，保证了该开关电源的正常使用，继而保证了业务的正常进行。进一步地，所述控制电路的检测端连接所述开关电路的输出端；当所述控制电路通过所述第二控制端控制所述上部开关关断时，所述控制电路还用于通过所述检测端检测到所述开关电路的输出端的电压大于或等于预设阈值，确定所述上部开关发生故障。其中，所述上部开关包括第一开关元件和第二开关元件，所述上部备份开关包括第三开关元件和第四开关元件；所述第一开关元件和所述第二开关元件串联在所述供电电源与所述开关电路的输出端之间，所述第三开关元件和所述第四开关元件串联在所述供电电源与所述开关电路的输出端之间；所述上部开关的被控端包括所述第一开关元件的被控端和所述第二开关元件的被控端，所述控制电路的第二控制端包括第四控制端和第五控制端，所述第一开关元件的被控端连接所述控制电路的第四控制端，所述第二开关元件的被控端连接所述控制电路的第五控制端；所述上部备份开关的被控端包括所述第三开关元件的被控端和所述第四开关元件的被控端，所述控制电路的第三控制端包括第六控制端和第七控制端，所述第三开关元件的被控端连接所述控制电路的第六控制端，所述第四开关元件的被控端连接所述控制电路的第七控制端。其中，所述第一开关元件的第一端连接所述供电电源，所述第一开关元件的第二端连接所述第二开关元件的第一端，所述第二开关元件的第二端连接所述开关电路的输出端；所述第三开关元件的第一端连接所述供电电源，所述第三开关元件的第二端连接所述第四开关元件的第一端，所述第四开关元件的第二端连接所述开关电路的输出端。这种情况下，如果上部开关发生故障包括第一开关元件发生故障，则控制电路在第一开关元件未发生故障时，可以通过控制电路的第五控制端控制第二开关元件持续导通，通过控制电路的第七控制端控制第四开关元件持续关断，通过控制电路的第四控制端控制第一开关元件进行工作，以在开关电路的输出端输出开关信号；控制电路在第一开关元件发生故障时，可以通过控制电路的第五控制端控制第二开关元件持续关断，通过控制电路的第七控制端控制第四开关元件持续导通，通过控制电路的第六控制端控制第三开关元件进行工作，以在开关电路的输出端输出开关信号。其中，控制电路判断第一开关元件是否发生故障时，可以在通过控制电路的第四控制端控制第一开关元件关断后，获取开关电路的输出端的电压，如果获取到的电压小于预设阈值，则确定第一开关元件未发生故障，如果获取到的电压大于或等于预设阈值，则确定第一开关元件发生故障。另一情况下，如果上部开关发生故障包括第二开关元件发生故障，则控制电路在第二开关元件未发生故障时，可以通过控制电路的第四控制端控制第一开关元件持续导通，通过控制电路的第六控制端控制第三开关元件持续关断，通过控制电路的第五控制端控制第二开关元件进行工作，以在开关电路的输出端输出开关信号；控制电路在第二开关元件发生故障时，可以通过控制电路的第四控制端控制第一开关元件持续关断，通过控制电路的第六控制端控制第三开关元件持续导通，通过控制电路的第七控制端控制第四开关元件进行工作，以在开关电路的输出端输出开关信号。其中，所述滤波电路包括电容和电感；所述电感的一端连接所述开关电路的输出端，所述电容的一端接地，所述电感的另一端和所述电容的另一端均连接所述开关电源的电压输出端。需要说明的是，电容具有“阻直流、通交流”的功能，电感具有“阻交流、通直流、阻高频、通低频”的功能，因而当开关电路的输出端输出的开关信号通过包括有电容和电感的滤波电路后，该开关信号中的交流干扰信号大部分将被该电感阻止吸收变成磁感和热能，剩下的大部分被该电容旁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括：控制电路、开关电路和滤波电路，所述控制电路的控制端连接所述开关电路的被控端，所述开关电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端为所述开关电源的电压输出端；所述开关电路包括下部开关、上部开关和上部备份开关，所述下部开关的第一端连接所述开关电路的输出端，所述上部开关和所述上部备份开关并联在供电电源与所述开关电路的输出端之间；所述开关电路的被控端包括所述下部开关的被控端、所述上部开关的被控端和所述上部备份开关的被控端，所述控制电路的控制端包括第一控制端、第二控制端和第三控制端，所述下部开关的被控端连接所述控制电路的第一控制端，所述上部开关的被控端连接所述控制电路的第二控制端，所述上部备份开关的被控端连接所述控制电路的第三控制端；其中，当所述上部开关发生故障时，所述控制电路用于通过所述第二控制端控制所述上部开关停止工作，并用于通过所述第三控制端控制所述上部备份开关进行工作。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括：控制电路、开关电路和滤波电路，所述控制电路的控制端连接所述开关电路的被控端，所述开关电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端为所述开关电源的电压输出端；所述开关电路包括下部开关、上部开关和上部备份开关，所述下部开关的第一端连接所述开关电路的输出端，所述上部开关和所述上部备份开关并联在供电电源与所述开关电路的输出端之间；所述开关电路的被控端包括所述下部开关的被控端、所述上部开关的被控端和所述上部备份开关的被控端，所述控制电路的控制端包括第一控制端、第二控制端和第三控制端，所述下部开关的被控端连接所述控制电路的第一控制端，所述上部开关的被控端连接所述控制电路的第二控制端，所述上部备份开关的被控端连接所述控制电路的第三控制端；其中，当所述上部开关发生故障时，所述控制电路用于通过所述第二控制端控制所述上部开关停止工作，并用于通过所述第三控制端控制所述上部备份开关进行工作。2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述上部开关包括第一开关元件和第二开关元件，所述上部备份开关包括第三开关元件和第四开关元件；所述第一开关元件和所述第二开关元件串联在所述供电电源与所述开关电路的输出端之间，所述第三开关元件和所述第四开关元件串联在所述供电电源与所述开关电路的输出端之间；所述上部开关的被控端包括所述第一开关元件的被控端和所述第二开关元件的被控端，所述控制电路的第二控制端包括第四控制端和第五控制端，所述第一开关元件的被控端连接所述控制电路的第四控制端，所述第二开关元件的被控端连接所述控制电路的第五控制端；所述上部备份开关的被控端包括所述第三开关元件的被控端和所述第四开关元件的被控端，所述控制电路的第三控制端包括第六控制端和第七控制端，所述第三开关元件的被控端连接所述控制电路的第六控制端，所述第四开关元件的被控端连接所述控制电路的第七控制端。3.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述第一开关元件的第一端连接所述供电电源，所述第一开关元件的第二端连接所述第二开关元件的第一端，所述第二开关元件的第二端连接所述开关电路的输出端；所述第三开关元件的第一端连接所述供电电源，所述第三开关元件的第二端连接所述第四开关元件的第一端，所述第四开关元件的第二端连接所述开关电路的输出端。4.如权利要求2或3所述的开关电源，其特征在于，所述上部开关发生故障包括所述第二开关元件发生故障；当所述第二开关元件发生故障时，所述控制电路还用于通过所述第四控制端控制所述第一开关元件持续关断，通过所述第六控制端控制所述第三开关元件持续导通，以及通过所述第七控制端控制所述第四开关元件进行工作。5.如权利要求1-4任一所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路的检测端连接所述开关电路的输出端；当所述控制电路通过所述第二控制端控制所述上部开关关断时，所述控制电路还用于通过所述检测端检测到所述开关电路的输出端的电压大于或等于预设阈值，确定所述上部开关发生故障。6.如权利要求1-5任一所述的开关电源，其特征在于，所述滤波电路包括电容和电感；所述电感的一端连接所述开关电路的输出端，所述电容的一端接地，所述电感的另一端和所述电容的另一端均连接所述开关电源的电压输出端。7.如权利要求1-6任一所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路的反馈端连接所述开关电源的电压输出端。8.如权利要求1-7任一所述的开关电源，其特征在于，所述下部开关包括金属氧化物半导体MOS管、绝缘栅双极型晶体管GBT、三极管、晶闸管和继电器中的至少一个；所述上部开关包括MOS管、GBT、三极管、晶闸管和继电器中的至少一个；所述上部备份开关包括MOS管、GBT、三极管、晶闸管和继电器...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪建明，王学周，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44