提高AC／DC电源可靠性的应用方案研究

随着科技的发展，AC／DC电源系统在社会的各个领域得到了广泛的运用，同时也对系统的可靠性提出了新的要求。特别是在一些要求不间断供电的场合（如电力系统），对系统可靠性的要求就更为严格。而作为系统的供电部分更是如此。在一般的AC／DC电源系统都匹配有备用供电电源，如何实现主电源和备用电源的双重有效性呢？这就是我们要讨论的问题。

1 实现方案

该方案中，只有2个整流桥，如图l所示。

因为AC／DC电源都内置整流桥，因此，这里的主电源和备用电源可以是交流电源也可以直流电源。这里分四种情况进行讨论。

1）两者都是交流电源

分3种情况进行讨论：

（1）主电源的电压值大于备用电源电压值时，整流桥B被截止，只有主电源给AC／DC电源模块供电，而备用电源不起作用。当主电源出现故障时，整流桥B会导通，由备用电源给AC／DC电源模块供电。

（2）主电源的电压值等于备用电源的电压值时，主电源和备用电源的交流电分别通过整流桥A和B被整流成大小相等的直流电，由两者共同给AC／DC电源模块供电。当其中的某个电源出现故障时，由另一个单独给AC／DC电源模块供电。

（3）主电源的电压值小于备用电源的电压值时，整流桥A被截止，由备用电源给AC／DC电源模块供电。当备用电源出现故障时，整流桥A会导通，由主电源给AC／DC电源模块供电。

2）两者都为直流电

存在主电源的电压值大于备用电源的电压值、主电源的电压值等于备用电源的电压值和主电源的电压值小于备用电源的电压值三种情况，运行状态与1）相同。

3）主电源为交流电，备用电源为直流电分3小类讨论：

（1）主电源电压值的倍大于备用电源的电压值时，主电源的交流电经整流桥整流后形成频率为原来的2倍，峰值电压为原来的倍，如图2所示。图中阴影部分是主电源的交流电经整流桥整流后的电压值大于备用电源电压的部分，此时由主电源给AC／DC电源模块供电。除阴影以外的部分是主电源的交流电经整流桥整流后电压值小于备用电源电压的部分，此时由备用电源给AC／DC电源模块供电。可见在两个供电电源都正常的情况下是由主电源和备用电源轮流给AC／DC电源模块供电。当其中某个供电源出现异常时，由另外一个供电源供电。

（2）主电源电压值的倍等于备用电源的电压值时，主电源的交流电经整流桥整流后的电压值等于备用电源的电压值。如图3所示。这时由备用供电源给AC／DC电源模块供电。当备用供电源出现故障时，由主供电源给AC／DC电源模块供电。

（3）主电源电压值的倍小于备用电源的电压值时，主电源的交流电经整流桥整流后的电压值会小于备用电源的直流电压值。如图4。整流桥A会被截止，由备用电源单独给AC／DC电源模块供电。当备用电源出现故障时，整流桥A会导通，由主电源给AC／DC电源模块供电。

4）主电源为直流电，备用电源为交流电分3种情况讨论：

（1）主电源直流电压值大于备用电源电压值的倍时，由于主电源直流电压值的大于备用电源交流电经整流桥B整流后的电压值，如图5。所以整流桥B会被反向截止。此时由主电源给AC／DC电源模块供电。当主电源出现故障时，整流桥B会导通，由备用电源给AC／DC电源模块供电。

（2）主电源直流电压值等于备用电源电压值的倍时，因为主电源的直流电压值等于备用电源交流电经整流桥整流后的电压峰值（如图6），此时由主电源给AC／DC电源模块供电。当主电源出现故障时，由备用电源给AC／DC电源模块供电。

（3）主电源直流电压值小于备用电源电压值的倍时，在图7中的阴影部分（即主电源的直流电压值小于备用电源交流电经整流桥整流后的电压值的部分），整流桥A的VD1和VD3会被反向截止，整流桥A不工作。此时由备用电源给AC／DC电源模块供电。除了图中的阴影部分（即主电源的直流电压值大于备用电源交流电经整流桥整流后的电压值的部分），由主电源给AC／DC电源模块供电。当其中某个供电源出现异常时，由另外一个供电源供电。

将以上几种情况汇总成表格见表l：

从上面的分析和表格可以看出，除非主供电源和备用供电源同时出现故障，AC／DC电源始终至少有1个供电电源在供电。其可靠性相对于单个供电源得到大大的提高。

当然，上面的方案只是对电源系统供电部分的可靠性进行了加强，并没有将电源部分考虑进去。若要进一步提高整个系统的可靠性，我们可在AC／DC电源并上一个相同规格的AC／DC电源，使得系统的电源转换部分在电源开路时的可靠性也得到提高，从而提高整个系统的可靠性。如图8所示。其中二极管VD9、VD10是防止两模块输出电压不一致时的电流倒灌。

2 应用

此方案对于所有的AC／DC电源都可通用。由于Momsun的LD03系列有外接直流输入脚，将Mornsun的LD03系列应用此方案，可节省一个整流桥，如图9所示。

3 结束语

通过上面的分析可以看出，只有当主供电电源和备用供电电源同时失效时，整个系统才停止工作。除此之外，系统至少有1个供电电源供电。另外，2个供电源通过整流桥进行隔离，避免了相互干扰和电流反灌。因此，如果我们将这种方案应用在系统的供电部分时，可使整个系统的可靠性大大提高，应用至更苛刻的环境中。

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