一种基于多路供电输入防电压倒灌的方法及防倒灌电路与流程

1.本发明属于多路供电输入装置领域，尤其涉及一种基于多路供电输入防电压倒灌的方法及防倒灌电路。


背景技术：

2.产品为了供电的便捷性，越来越多的产品采用多接口、多路电压供电以满足不同场合的使用需求，特别是在机载设备装配的产品，一般需要预留至少两种电源接口供电，一路是机载上正常供电，另一路是维护电源，航空或航天产品在飞行期间采用的是机上的电源正常供电，在完成飞行任务后降落到机场停止工作，机载设备想进行维护或对重要数据导出就需要通过预留的维护电源供电，这时就需要设计多路电源输入解决不同场合使用不同的供电接口需求，多路供电电路之间的电源不能倒灌到对方供电电源，以免高电压倒灌到低电压端损坏对方供电设备。
3.现在产品采用比较多简单处理方法是利用二极管的单通特性设计，两路电压通过二极管后给后端供电，利用二极管单通特性防电压不会倒灌到对方供电设备。但是采用二极管防倒灌存在两个缺点，一是经过二极管的电源有比较大压降，二极管的正向导通压降约0.7v左右，对与低电压输入的电路因压降过大无法使用，如5v输入，经过二极管后电压值降为4.3v，降压值超过了10%；二是浪费能耗，经过二极管的电流越大，浪费的能耗越大，经过二极管的压降乘以经过二极管的电流为损耗电能，转换成热量散发，如5v输入，经过二极管后电压值降为4.3v，电源压降为0.7v，产品的工作电流需要10a时，此时7w的功耗转换成热量损耗。
4.还有一种常见方式为通过控制芯片加mos管实现，这类控制芯片国外生产商生产较多，如ltc4412es6等芯片，利用芯片控制对比两路输入电压，控制两路pmos管开关，优先选电压高的输入，防止两路电压倒灌。但是这种方式存在以下缺点：主要针对的是两路电压输入，对于两路以上输入的电压，如3路电压输入不能处理；控制需要放置控制芯片，器件数量多会占用更多的pcb尺寸，对小型化产品设计不利；放置控制芯片增加成本投入。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决上述问题，提供一种基于多路供电输入防电压倒灌的方法及防倒灌电路。
6.本发明所述基于多路供电输入防电压倒灌的方法， 包括：设多路供电防输入的路数数量为n；其中n为大于1的正整数；将多路供电输入中的每两个供电输入为一组电连接至第一级防倒灌电路，输出若干个第一级输出；再将若干个第一级输出每两个为一组电连接至第二级防倒灌电路，输出若干个第二级输出；重复上述步骤，直至经过第s级防倒灌电路的输出结果的数量为一个，即第s级输
出。
7.进一步，本发明所述基于多路供电输入防电压倒灌的方法，若多路供电输入的路数数量n为奇数时，任选n-1路供电输入；将n-1路供电输入中的每两个供电输入为一组电连接至第一级防倒灌电路，输出若干个第一级输出；再将若干个第一级输出每两个为一组电连接至第二级防倒灌电路，输出若干个第二级输出；重复上述步骤，直至经过第s级防倒灌电路的输出的结果的数量为一个，即第s级输出；最后将前述n路供电输入中剩余的一路供电输入与第s级输出电连接至第s 1级防倒灌电路，输出一个第s 1级输出。
8.本发明所述基于多路供电输入防电压倒灌的防倒灌电路，包括第pmos管、电容和电阻；所述pmos管包括第一pmos管和第二pmos管；所述电容包括第一电容和第二电容；所述电阻包括第一电阻和第二电阻；所述第一pmos管的d端接入第一路供电输入；所述第一电阻和第一电容的一端均接地，另一端均与第一pmos管的d端相电连接；所述第一pmos管的g端接入第二路供电输入；所述第二pmos管的d端接入第二路供电输入；所述第二电阻和第二电容的一端均接地，另一端均与第二pmos管的d端相电连接；所述第二pmos管的g端接入第一路供电输入；所述第一pmos管的s端与第二pmos管的s端相电连接后接出供电输出。
9.设置第一电阻和第二电阻的目的为当任一路供电输入无电压输入时保证使其电平状态确定为0v；在两路供电输入上电瞬间滤去输入的脉冲高电压，在上电瞬间因供电状态不稳定，瞬间脉冲电压会通过pmos倒灌到对方供电系统，加电容滤波消除脉冲高电压，防止高电压倒灌到低电压的供电系统损坏器件。
10.进一步，本发明所述基于多路供电输入防电压倒灌的防倒灌电路，所述电阻的电阻值为1k～10k。
11.更进一步，本发明所述基于多路供电输入防电压倒灌的防倒灌电路，所述电容的电容值为1μf～10μf。
12.本发明所述基于多路供电输入防电压倒灌的方法及防倒灌电路，通过防倒灌电路可以大大降低电路能耗，通过pmos供电的热损耗几乎可以忽略不计；在满足降低能耗的基础上，优化减少器件，从而降低产品成本，提高了产品可靠性；优化减少器件数量，以便可以更好的适应产品小型化设计的需求。
附图说明
13.图1为本发明所述防倒灌电路结构示意图；图2为本发明所述pmos极性分布结构示意图；图3为本发明实施例所述多路供电输入防电压倒灌的方法示意图一；图4为本发明实施例所述多路供电输入防电压倒灌的方法示意图二。
具体实施方式
14.下面通过附图及实施例对本发明所述基于多路供电输入防电压倒灌的方法及防
倒灌电路进行详细说明。
15.实施例一如图1、图2所示，本公开实施例所述基于多路供电输入防电压倒灌的防倒灌电路，包括第pmos管、电容和电阻；所述pmos管包括第一pmos管和第二pmos管；所述电容包括第一电容和第二电容；所述电阻包括第一电阻和第二电阻；所述第一pmos管的d端接入第一路供电输入；所述第一电阻和第一电容的一端均接地，另一端均与第一pmos管的d端相电连接；所述第一pmos管的g端接入第二路供电输入；所述第二pmos管的d端接入第二路供电输入；所述第二电阻和第二电容的一端均接地，另一端均与第二pmos管的d端相电连接；所述第二pmos管的g端接入第一路供电输入；所述第一pmos管的s端与第二pmos管的s端相电连接后接出供电输出。
16.在实际使用中， pmos要根据实际需要选择，pmos的v
ds
、v
gs
及id要根据实际输入电压值的不同，选用符合要求的pmos管,不能超过pmos手册v
ds
、v
gs
及id的最大值；两路电压输入端下拉电阻的作用是任一路无电压输入时保证使其电平状态确定为0v；两路电压值的滤波电容的作用是上电瞬间滤去输入的脉冲高电压，在上电瞬间因供电状态不稳定，瞬间脉冲电压会通过pmos倒灌到对方供电系统，已经实测存在这个问题，加电容滤波消除脉冲高电压，防止高电压倒灌到低电压的供电系统损坏器件。
17.如图1所示，在本公开实施例中具体的防电压倒灌过程为：当vccv1输入供电 12v，vccv2输入供电 5v，两者同时供电， vccv1上电为12v，vccv1先通过m1的等效二极管输入电压到vccvo，此时的m1的mos管并未导通，所以压降比较大，此时vccvo电压约为11.3v，m1的g端（vcc2）为 5v，s端（vccvo）为11.3v，此时m2的g端（vcc1）为 12v，利用pmos管vg＜vs时导通，vg≥vs时关闭的特性，此时m1导通，m2关闭，导通后vccvo电压约11.94v，因m2关闭，vccvo不会倒灌到vccv2端损坏vccv2的供电系统，若vccv1和vccv2的电压值相等，m1和m2都是关闭的，通过pmos的等效二极管供电，两路电压不会倒灌对方供电系统。
18.当vccv1输入供电 12v，vccv2未供电，上电压输入端通过1k电阻接地，vccv2上电为0v，vccv1先通过m1的等效二极管输入电压到vccvo，此时的m1的mos管并未导通，所以压降比较大，此时vccvo电压约为11.3v，m1的g端（vcc2）为0v，s端（vccvo）为11.3v， m2的g端（vcc1）为 12v，利用pmos管vg＜vs时导通，vg≥vs时关闭的特性，此时m1导通，m2关闭，导通后vccvo电压约11.94v，因m2关闭，vccvo不会倒灌到vccv2端损坏vccv2的供电系统；当vccv1未供电，vccv2输入供电 5v，上电压输入端通过1k电阻接地，vccv1上电为0v，vccv2先通过m1的等效二极管输入电压到vccvo，此时的m2的mos管并未导通，所以压降比较大，此时vccvo电压约为4.3v，此时m1的g端（vcc2）为 5v，s端（vccvo）为4.3v，m2的g端（vcc1）为 0v，利用pmos管vg＜vs时导通，vg≥vs时关闭的特性，此时m1关闭，m2导通，导通后vccvo电压约4.94v，因m1关闭，vccvo不会倒灌到vccv1端损坏vccv1的供电系统。
19.实施例二在实施例一的基础上，本公开实施例中，所述多路供电输入结构如图3所示，设多路供电防输入的路数数量n为偶数；其中n为大于1的正整数；将多路供电输入中的每两个供电输入为一组电连接至第一级防倒灌电路，输出若干个第一级输出；再将若干个第一级输出每两个为一组电连接至第二级防倒灌电路，输出若干个第二级输出。
20.如图3所示，在本公开实施例中，输入v1和输入v2为一组经防倒灌电路后输出第一级输出v
o1
；输入v3和输入v4为一组经防倒灌电路后输出第一级输出v
o2
；输入v5和输入v6为一组经防倒灌电路后输出第一级输出v
o3
；输入v7和输入v8为一组经防倒灌电路后输出第一级输出v
o4
；第一级输出v
o1
和第一级输出v
o2
经防倒灌电路后输出第二级输出v
o11
；第一级输出v
o3
和第一级输出v
o4
经防倒灌电路后输出第二级输出v
o12
；第二级输出v
o11
和第二级输出v
o12
经防倒灌电路后输出第三级输出v
o21
。
21.重复上述步骤，直至经过第s级防倒灌电路的输出结果的数量为一个，即第s级输出vo。具体的防电压倒灌过程与实施例所举示例过程相同，在此不再赘述。
22.实施例三在实施例一的基础上，本公开实施例中，所述多路供电输入结构如图4所示，多路供电输入的路数数量n为奇数，依顺序选前面的n-1路供电输入；将n-1路供电输入中的每两个供电输入为一组电连接至第一级防倒灌电路，输出若干个第一级输出；再将若干个第一级输出每两个为一组电连接至第二级防倒灌电路，输出若干个第二级输出。
23.如图4所示，在本公开实施例中，输入v1和输入v2为一组经防倒灌电路后输出第一级输出v
o1
；输入v3和输入v4为一组经防倒灌电路后输出第一级输出v
o2
；输入v5和输入v6为一组经防倒灌电路后输出第一级输出v
o3
；输入v7和输入v8为一组经防倒灌电路后输出第一级输出v
o4
；第一级输出v
o1
和第一级输出v
o2
经防倒灌电路后输出第二级输出v
o11
；第一级输出v
o3
和第一级输出v
o4
经防倒灌电路后输出第二级输出v
o12
；第二级输出v
o11
和第二级输出v
o12
经防倒灌电路后输出第三级输出v
o21
。
24.重复上述步骤，直至经过第s级防倒灌电路的输出的结果的数量为一个，即第s级输出vo；最后将前述n路供电输入中剩余的最后一路供电输入vn与第s级输出vo电连接至第s 1级防倒灌电路，输出一个第s 1级输出v
o 1
。具体的防电压倒灌过程与实施例所举示例过程相同，在此不再赘述。
25.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。