一种故障导向安全的电路系统技术方案

本申请提出一种故障导向安全的电路系统，包括：逻辑控制电路和功率输出电路；所述逻辑控制电路包括两路电源输出电路和多谐振荡器，所述功率输出电路包括第二开关电源；每路所述电源输出电路包括相连的第一光电隔离器和第一开关电源，所述第一光电隔离器接收对应的中央处理器CPU的输出脉冲，并将所述输出脉冲输出至第一开关电源，两路第一开关电源的电源输入由直流电源提供，两路第一开关电源的电源输出至所述多谐振荡器，所述多谐振荡器输出高频脉冲至第二开关电源，由所述第二开关电源进行电压输出。满足反应式安全的设计策略，并且输入和输出隔离，使得动态电源的通道之间相互隔离，满足相互独立的安全性要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及配电系统，具体涉及一种故障导向安全的电路系统。
技术介绍
在铁路信号控制系统中，动态电源电路是整个系统中非常重要的一个组成部分，主要接收控制系统中安全计算机的指令，动态驱动输出直流电源，直接驱动外部的安全型继电器。该动态电源电路输入为24V DC±10％，输出24V DC±10％，输入与输出相互隔离，同时还有两路动态脉冲控制，当且仅当两路动态脉冲同时存在时，该动态电源电路才被使能输出电源。该电路的设计满足故障安全原则，该电路由故障模式明确的分立元器件组成，任何一个元器件故障均会使电源电路停止输出，即导向了安全侧。如图1所示，在相关技术中，动态电源输入与输出不隔离、没有对输出进行反馈控制，导致输出电压不稳定、电源转换效率低、MOS开关管发热量大，另外对电源输出端口没有设计回采功能，导致CPU无法获取电源的输出状态，无法满足现有信号控制系统的要求。
技术实现思路
本技术提出了一种故障导向安全的电路系统，实现输入和输出隔离，动态电源的通道之间相互隔离，满足相互独立的安全性要求。为了实现上述技术目的，本技术采取的技术方案如下：一种故障导向安全的电路系统，包括：逻辑控制电路和功率输出电路；所述逻辑控制电路包括两路电源输出电路和多谐振荡器，所述功率输出电路包括第二开关电源；每路所述电源输出电路包括相连的第一光电隔离器和第一开关电源，所述第一光电隔离器接收对应的中央处理器CPU的输出脉冲，并将所述输出脉冲输出至第一开关电源，两路第一开关电源的电源输入由直流电源提供，两路第一开关电源的电源输出至所述多谐振荡器，所述多谐振荡器输出高频脉冲至第二开关电源，由所述第二开关电源进行电压输出。优选地，所述功率输出电路还包括电流采样电路，所述电流采样电路采集第二开关电源输出的电流。优选地，所述功率输出电路还包括过压过流监测电路，所述过压过流监测电路监测第二开关电源输出的电压和电流采样电路采集的电流，当监测的所述电压或者所述电流满足预设条件，反馈至所述多谐振荡器。优选地，每路所述电源输出电路还包括第一整流滤波器，所述第一整流滤波器连接在所述第一开关电源与所述多谐振荡器之间。优选地，所述功率输出电路还包括第二整流滤波器，所述第二整流滤波器连接在所述第二开关电源与所述电流采样电路之间。优选地，所述的电路系统还包括反馈控制电路，所述反馈控制电路包括一路电流回采电路、一路电压回采电路、第二光电隔离器和第三光电隔离器，所述电流回踩电路监测电流采样电路采集的电流，并将所述监测电流通过所述第二光电隔离器反馈至对应的所述CPU，所述电压回踩电路监测电流采样电路采集的电压，并将所述监测电压通过所述第三光电隔离器反馈至对应的所述CPU。优选地，所述第一开关电源和所述第二开关电源为反激式开关电源。优选地，所述反激式开关电源包括相连的金属—氧化物—半导体MOS开关管和隔离变压器。本技术和现有技术相比，具有如下有益效果：本技术的技术方案将电源电路分为前后两级，第一级为逻辑控制电路，主要实现二取二的设计，满足组合安全的设计策略；第二级为功率输出电路，还具有反馈控制电路，提高输出电压的精度，并具有自动保护功能，另外对输出电压和电流进行回采，由CPU进行状态判断，满足反应式安全的设计策略，并且输入和输出隔离，使得动态电源的通道之间相互隔离，满足相互独立的安全性要求。附图说明图1是相关技术的动态电源电路的结构示意图；图2是本技术实施例的故障导向安全的电路系统的结构示意图。具体实施方式为使本技术的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本技术的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。如图2所示，本技术实施例提供一种故障导向安全的电路系统，包括：逻辑控制电路和功率输出电路；所述逻辑控制电路包括两路电源输出电路和多谐振荡器，所述功率输出电路包括第二开关电源；每路所述电源输出电路包括相连的第一光电隔离器和第一开关电源，所述第一光电隔离器接收对应的中央处理器CPU的输出脉冲，并将所述输出脉冲输出至第一开关电源，两路第一开关电源的电源输入由直流电源提供，两路第一开关电源的电源输出至所述多谐振荡器，所述多谐振荡器输出高频脉冲至第二开关电源，由所述第二开关电源进行电压输出。本技术的逻辑控制电路包括两路完全一样的电源输出电路，两个电源输出电路分别受两个外部CPU的输出脉冲控制，输出两路电源为多谐振荡器供电，多谐振荡器必须两路供电都正常时才能起振输出高频脉冲，任何一路电源故障，多谐振荡器则立即停止震荡，切断高频脉冲输出。所述功率输出电路还包括电流采样电路，所述电流采样电路采集第二开关电源输出的电流。多谐振荡器输出的高频脉冲作为功率输出电路的控制脉冲。所述功率输出电路还包括过压过流监测电路，所述过压过流监测电路监测第二开关电源输出的电压和电流采样电路采集的电流，当监测的所述电压或者所述电流满足预设条件，反馈至所述多谐振荡器。每路所述电源输出电路还包括第一整流滤波器，所述第一整流滤波器连接在所述第一开关电源与所述多谐振荡器之间。所述功率输出电路还包括第二整流滤波器，所述第二整流滤波器连接在所述第二开关电源与所述电流采样电路之间。所述的电路系统还包括反馈控制电路，所述反馈控制电路包括一路电流回采电路、一路电压回采电路、第二光电隔离器和第三光电隔离器，所述电流回踩电路监测电流采样电路采集的电流，并将所述监测电流通过所述第二光电隔离器反馈至对应的所述CPU，所述电压回踩电路监测电流采样电路采集的电压，并将所述监测电压通过所述第三光电隔离器反馈至对应的所述CPU。所述第一开关电源和所述第二开关电源为反激式开关电源。所述反激式开关电源包括相连的金属—氧化物—半导体MOS开关管和隔离变压器。实施例1图2框内为本专利技术所设计的一种故障导向安全的电路系统故框图，从图中可以看到电源系统分为两级，第一级为逻辑控制电路，由两路完全一样的电源输出电路实现，分别受两个外部CPU的输出脉冲控制，实现二取二架构，反激式开关电源由MOS开关管和隔离变压器实现，满足电源隔离和绝缘耐压的要求，电源输出电路分别输出两路24V-1和24V-2电源，为多谐振荡器供电，多谐振荡器必须两路供电都正常时才能起振输出高频脉冲，任何一路电源故障，多谐振荡器则立即停止震荡，切断高频脉冲输出。由于多谐振荡器的功耗非常小，因此逻辑控制级选用的MOS管、变压器均为小功率器件，封装较小，大幅减小动态电源的体积。多谐振荡器输出的高频脉冲作为第二级功率输出电路的控制脉冲，功率输出电路的反激式开关电源也是由MOS管和隔离变压器实现，只是换用较大功率的MOS管和隔离变压器，满足输出功率的要求，在电源输出端设计有过压过流监测电路，当输出电压大于预设值(本实施例中为24V)时，或者输出电流超过额定电流时，过压过流监测电路动作，切断多谐振荡器的输出脉冲，从而切断输出，故障解除后，该过压过流监测电路能够自动恢复，从而保证了该电源输出电压的精度，以及实现过压过流时的自动保护。在功率输出电路的输出端设计有反馈控制电路，将采集到的状态经过光电隔离以后接入CPU内，CPU实时采集功率输出电路的输出状态，一旦检测到有故障则立即上报本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障导向安全的电路系统，其特征在于，包括：逻辑控制电路和功率输出电路；所述逻辑控制电路包括两路电源输出电路和多谐振荡器，所述功率输出电路包括第二开关电源；每路所述电源输出电路包括相连的第一光电隔离器和第一开关电源，所述第一光电隔离器接收对应的中央处理器CPU的输出脉冲，并将所述输出脉冲输出至第一开关电源，两路第一开关电源的电源输入由直流电源提供，两路第一开关电源的电源输出至所述多谐振荡器，所述多谐振荡器输出高频脉冲至第二开关电源，由所述第二开关电源进行电压输出。

【技术特征摘要】
1.一种故障导向安全的电路系统，其特征在于，包括：逻辑控制电路和功率输出电路；所述逻辑控制电路包括两路电源输出电路和多谐振荡器，所述功率输出电路包括第二开关电源；每路所述电源输出电路包括相连的第一光电隔离器和第一开关电源，所述第一光电隔离器接收对应的中央处理器CPU的输出脉冲，并将所述输出脉冲输出至第一开关电源，两路第一开关电源的电源输入由直流电源提供，两路第一开关电源的电源输出至所述多谐振荡器，所述多谐振荡器输出高频脉冲至第二开关电源，由所述第二开关电源进行电压输出。2.如权利要求1所述的电路系统，其特征在于：所述功率输出电路还包括电流采样电路，所述电流采样电路采集第二开关电源输出的电流。3.如权利要求2所述的电路系统，其特征在于：所述功率输出电路还包括过压过流监测电路，所述过压过流监测电路监测第二开关电源输出的电压和电流采样电路采集的电流，当监测的所述电压或者所述电流满足预设条件，反馈至所述多谐振荡器。4.如权利要求1所述的电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，贺保国，朱爱华，秦志圣，鲍正华，
申请(专利权)人：北京和利时系统工程有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11