[发明专利]一种高可靠三模冗余计算机供电电路

说明书

本发明涉及航天电子设备供电领域，公开了一种高可靠三模冗余计算机供电电路，采用三个冗余的电源管理芯片间歇工作的方式为同一个CPU模块供电，提高系统可靠性的同时解决了CPU模块长时间工作导致为其供电的电源管理芯片持续对外输出引起的高温升问题。其主要技术方案为：一种高可靠三模冗余计算机供电电路，包括三个电源管理电路和三个CPU模块，每个电源管理电路包括三个电源输出开关MOS管和三个电源管理芯片，同一电源管理电路中每个电源输出开关MOS管的源极S分别与一个电源管理芯片的输出端连接且漏极D均与同一个CPU模块连接，同一电源管理电路中三个电源输出开关MOS管的栅极G接收CPU模块发出的电源控制信号并在电源控制信号的控制下交替导通。

技术领域

本发明涉及航天电子设备供电领域，尤其涉及一种高可靠三模冗余计算机供电电路。

背景技术

三模冗余计算技术是一种高可靠，带有容错功能的计算技术，即三个完全独立的计算机CPU模块对一个输入对象同时执行相同运算和操作，将处理结果同时送入输出表决器，表决器以各CPU模块多数相同的计算结果作为表决输出，通常称为三取二表决输出。该技术可以有效的消除单点故障，实现了计算机系统级容错。该技术的应用领域为对可靠性和安全性较高、工作时不可维修的航空、航天等领域。

为保证三模冗余计算机正确且可靠的运行，可靠的持续性供电是关键环节，目前工程上普遍采用以下两种方案：

第一种方案为单电源管理芯片供电电路，如附图1所示，单电源管理芯片供电电路中，每个CPU模块电源管理电路使用一个电源管理芯片，外部电源进入三模冗余计算机，一分三后分别送入三个CPU模块，经过单个电源管理芯片进行电压变换和稳压后送入CPU模块内部各组成电路，为各组成电路供电；

第二种方案为双路冗余电源管理芯片供电电路，如附图2所示，双路冗余电源管理芯片供电电路中，每个CPU模块电源管理电路使用两个电源管理芯片冗余供电，外部电源进入三模冗余计算机，一分三后分别送入三个CPU模块，每个CPU模块经过两个电源管理芯片进行电压变换和稳压，再将两路变换和稳压的电源信号通过二极管整合成一路，送入每个CPU模块各组成电路，为各组成电路供电。

在采用单电源管理芯片方案时，因一般情况下CPU模块工作时功耗较大，因此需要电源管理电路输出大功率满足CPU模块，大功率输出引起电源管理芯片自身温升较大，一般需设计器件散热结构，导致产品结构复杂。当CPU模块长时间在高温环境工作时，如果器件散热不充分，电源管理芯片内部结温温升超过其最大许用结温后，将导致芯片烧毁，且此方案电源管理芯片为单点失效环节。如果其失效将导致单个CPU模块失效，影响系统工作的可靠性；

而当采用双路冗余电源管理芯片供电电路时，由于对电源管理电路进行了冗余，与单电源管理芯片方案相比可靠性有所提升，但是因两个电源管理芯片的输出稳压电压值存在差异，导致其两路输出功率存在差异即两路输出不均流，两路输出稳压电压差值越大，两路输出功率差也越大。当CPU模块长时间在高温环境工作时，如果输出功率较大一路电源管理芯片散热不充分，电源管理芯片内部结温温升超过其最大许用结温后，将导致芯片烧毁，引起系统冗余降级，严重时将影响系统工作的可靠性。一般情况下该方案同样需要电源管理芯片采取散热措施。

上述两种供电电路均存在着电源管理芯片因长时间输出大功率而使得自身温升较大甚至烧毁的隐患；且电源管理芯片故障甚至烧毁后直接导致CPU模块断电停机，严重影响系统的正常工作，降低了系统的可靠性，故有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高可靠的三模冗余计算机供电电路，利用三个冗余的电源管理芯片间歇工作的方式为同一个CPU模块供电，提高系统可靠性的同时解决CPU模块长时间工作时，为其供电的电源管理芯片自身温升较大而引起的系统可靠性降低的问题，从而提高三模冗余计算机工作的可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：