CN102957313B - 非隔离dc/dc地线均流电路 - Google Patents
非隔离dc/dc地线均流电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种非隔离DC/DC地线均流电路，涉及电源技术领域，实现对多路非隔离DC/DC稳压模块的地线均流，从而提高了系统的可靠性。该电路包括多个相互并联的用于直流电压变换的DC/DC稳压模块；用于检测负线电流和正线电流的电流检测单元；地线均流控制单元。若负线接地，当负线电流不等于正线电流时，均流控制单元用于控制负线电流等于正线电流；若正线接地，当负线电流不等于正线电流时，均流控制单元用于控制正线电流等于负线电流。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种非隔离DC/DC地线均流电路。
背景技术
多路非隔离系统直流转直流电源（DC/DC，Direct Current/Direct Current）稳压电路是一种高效的大功率框式设备直流供电解决方案。
如图1所示，多路非隔离系统DC/DC稳压电路由多个DC/DC稳压模块1组成，并且各个DC/DC稳压模块1的地线GND（Ground）都是连接在一起的，因此，如果多个DC/DC稳压模块之间地线GND的阻抗不一致的话，会造成各个DC/DC稳压模块之间的电流不均衡的情况发生。例如，如果在多路非隔离系统中一个DC/DC稳压模块的地线GND阻抗小于其他模块的地线GND阻抗，那么本该流向其他模块自身的地线GND的电流就会绕开其自身的地线GND，而都流向该阻抗小的模块的地线GND，从而造成各个模块之间的电流不均，阻抗小的模块地线电流过大的情况发生，严重时甚至会烧毁电路板。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种非隔离DC/DC地线均流电路，实现对多路非隔离DC/DC稳压模块的地线均流，从而提高了系统的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种非隔离DC/DC地线均流电路，包括多个相互并联的用于直流电压变换的DC/DC稳压模块，每个所述DC/DC稳压模块包括：输入端、输出端、正线和负线，所述负线接地或者所述正线接地，所述地线均流电路还包括：
用于检测每个DC/DC稳压模块上负线电流和正线电流的电流检测单元，所述电流检测单元的一个检测端位于所述正线上，所述电流检测单元的另一个检测端位于所述负线上；
用于控制每个DC/DC稳压模块上地线电流的均流控制单元，所述均流控制单元连接于所述电流检测单元；
若所述负线接地，则所述均流控制单元位于所述负线上，用于当所述电流检测单元检测到所述负线电流不等于所述正线电流时，控制所述负线电流等于所述正线电流；
若所述正线接地，则所述均流控制单元位于所述正线上，用于当所述电流检测单元检测到所述负线电流不等于所述正线电流时，控制所述正线电流等于所述负线电流。
可选地，所述DC/DC稳压模块为降压式变换电路；
所述均流控制单元为降压式均流控制单元；
若所述负线接地，则所述降压式均流控制单元用于当所述负线电流大于所述正线电流时，控制所述负线电流下降至与所述正线电流相等；
若所述正线接地，则所述降压式均流控制单元用于当所述正线电流大于所述负线电流时，控制所述正线电流下降至与所述负线电流相等。
可选地，所述DC/DC稳压模块为升压式变换电路；
所述均流控制单元为升压式均流控制单元；
若所述负线接地，则所述升压式均流控制单元用于当所述负线电流小于所述正线电流时，控制所述负线电流上升至与所述正线电流相等；
若所述正线接地，则所述升压式均流控制单元用于当所述正线电流小于所述负线电流时，控制所述正线电流上升至与所述负线电流相等。
进一步地，当所述DC/DC稳压模块的负线接地时，
所述降压式变换电路包括：
第一电感和并联有第一二极管的第一开关管，所述第一电感和第一开关管位于所述正线上且相互串联，所述第一开关管连接于所述输入端的正极，所述第一电感连接于所述输出端的正极；
所述第一开关管与所述第一电感连接于第一节点；
所述第一二极管的阳极连接于所述第一节点，阴极连接于所述输入端的正极，所述第一二极管为所述第一开关管的寄生二极管或者单独的二极管；
所述降压式均流控制单元包括：
位于所述负线上且相互串联的第二开关管和第二电感，所述第二开关管连接于所述输入端的负极，所述第二电感连接于所述输出端的负极，所述第二开关管和所述第二电感连接于第二节点；
所述降压式变换电路还包括：
串联于所述第一节点与所述第二节点之间的第三开关管或第二二极管，所述第二二极管的阳极连接于所述第二节点，所述第二二极管的阴极连接于所述第一节点；
所述降压式均流控制单元还包括：
降压式均流开关控制单元，连接于所述电流检测单元和第二开关管控制端，所述均流控制单元用于判断当所述负线电流大于所述正线电流时，控制所述第二开关管在所述第一开关管断开的同时断开。
进一步地，当所述DC/DC稳压模块的正线接地时，
所述降压式变换电路包括：
第一电感和并联有第一二极管的第一开关管，所述第一电感和第一开关管位于所述负线上且相互串联，所述第一开关管连接于所述输入端的负极，所述第一电感连接于所述输出端的负极；
所述第一开关管与所述第一电感连接于第一节点；
所述第一二极管的阳极连接于所述输入端的负极，阴极连接于所述第一节点，所述第一二极管为所述第一开关管的寄生二极管或者单独的二极管；
所述降压式均流控制单元包括：
通过所述正线相互串联的第二开关管和第二电感，所述第二开关管连接于所述输入端的正极，所述第二电感连接于所述输出端的正极，所述第二开关管和所述第二电感连接于第二节点；
所述降压式变换电路还包括：
串联于所述第一节点与所述第二节点之间的第三开关管或第二二极管，所述第二二极管的阳极连接于所述第一节点，所述第二二极管的阴极连接于所述第二节点；
所述降压式均流控制单元还包括：
降压式均流开关控制单元，连接于所述电流检测单元和第二开关管控制端，所述降压式均流开关控制单元用于判断当所述负线电流小于所述正线电流时，控制所述第二开关管在所述第一开关管断开时同时断开。
进一步地，当所述DC/DC稳压模块的负线接地时，
所述升压式变换电路包括：
连接于所述输入端的正极的第一电感；
第一二极管或并联有第二二极管的第一开关管，所述第一二极管或第一开关管连接于所述输出端的正极；
所述第一电感在正线上与所述第一开关管或第一二极管相互串联，连接于第一节点；
所述第二二极管的阳极连接于所述第一节点，阴极连接于所述输出端的正极，所述第二二极管为所述第一开关管的寄生二极管或者单独的二极管；
所述升压式均流控制单元包括：
位于所述负线上且相互串联的第二开关管和第二电感，所述第二电感连接于所述输入端的负极，所述第二开关管连接于所述输出端的负极，所述第二开关管和所述第二电感连接于第二节点；
所述升压式变换电路还包括：
串联于所述第一节点与所述第二节点之间的第三开关管；
所述升压式均流控制单元还包括：
升压式均流开关控制单元，连接于所述电流检测单元和第二开关管控制端，所述升压式均流开关控制单元用于判断当所述负线电流小于所述正线电流时，控制所述第二开关管在所述第三开关管导通时断开。
进一步地，当所述DC/DC稳压模块的正线接地时，
所述升压式变换电路包括：
连接于所述输入端的负极的第一电感；
第一二极管或并联有第二二极管的第一开关管，所述第一二极管或第一开关管连接于所述输出端的负极；
所述第一电感在所述负线上与所述第一开关管或第一二极管相互串联，连接于第一节点；
所述第二二极管的阳极连接于所述输出端的负极，阴极连接于所述第一节点，所述第二二极管为所述第一开关管的寄生二极管或者单独的二极管；
所述升压式均流控制单元包括：
在所述正线上相互串联的第二开关管和第二电感，所述第二电感连接于所述输入端的正极，所述第二开关管连接于所述输出端的正极，所述第二开关管和所述第二电感连接于第二节点；
所述升压式变换电路还包括：
串联于所述第一节点与所述第二节点之间的第三开关管；
所述升压式均流控制单元还包括：
升压式均流开关控制单元，连接于所述电流检测单元和第二开关管控制端，所述升压式均流开关控制单元用于判断当所述负线电流大于所述正线电流时，控制所述第二开关管在所述第三开关管导通时断开。
进一步地，所述地线均流电路还包括：
分别连接于每个DC/DC稳压模块的稳压电容；
所述稳压电容的两端分别连接于所述输入端的负极和所述输出端的负极。
进一步地，所述地线均流电路还包括：
分别连接于每个DC/DC稳压模块的稳压电容；
所述稳压电容的两端分别连接于所述输入端的正极和所述输出端的正极。
本发明提供的非隔离DC/DC地线均流电路，通过控制使负线电流与正线电流相等，实现对多路非隔离DC/DC稳压模块的地线均流，从而提高了系统的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一种多路非隔离系统DC/DC稳压电路的示意图；
图2为本发明实施例一中一种正压系统的非隔离DC/DC地线均流电路的示意图；
图3为本发明实施例二中一种负压系统的非隔离DC/DC地线均流电路的示意图；
图4为本发明实施例三中一种正压系统的降压式变换电路的示意图；
图5为本发明实施例三中另一种正压系统的降压式变换电路的示意图；
图6为本发明实施例四中一种负压系统的降压式变换电路的示意图；
图7为本发明实施例五中一种正压系统的升压式变换电路的示意图；
图8为本发明实施例五中另一种正压系统的升压式变换电路的示意图；
图9为本发明实施例六中一种负压系统的升压式变换电路的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图2所示，本发明实施提供了一种非隔离DC/DC地线均流电路，包括多个相互并联的用于直流电压变换的DC/DC稳压模块2，每个DC/DC稳压模块2包括：输入端Vin、输出端Vout、正线3和负线4，负线4接地，此时整个电路为正压系统，负线4即为地线GND，多个DC/DC稳压模块2地线的输入输出分别连接在一起，实现多个DC/DC稳压模块2之间相互并联，具体地，地线均流电路还包括：
用于检测每个DC/DC稳压模块2上负线电流I-和正线电流I+的电流检测单元5，具体地，多个电流检测单元5分别对应每个DC/DC稳压模块2设置，电流检测单元5的一个检测端位于正线3上，用于检测正线电流I+，电流检测单元5的另一个检测端位于负线4上，用于检测负线电流I-；
用于控制每个DC/DC稳压模块2上地线电流的均流控制单元6，均流控制单元6连接于电流检测单元5，具体地，多个均流控制单元6分别对应每个DC/DC稳压模块2设置；
本实施例的DC/DC稳压模块电路的负线4接地，即在正压系统中，均流控制单元6位于负线4上且连接于负线，用于当电流检测单元5检测到的负线电流I-不等于正线电流I+时，控制负线电流I-等于正线电流I+。图中箭头为电流方向的示意。
具体地，在正压系统中，每个DC/DC稳压模块2的正线电流I+是通过调整输出电压来实现均流的，因此正线电流I+本来就是均流的，控制负线电流I-等于正线电流I+，实现了负线电流的均流，即地线均流。
本发明实施中的非隔离DC/DC地线均流电路，通过控制使负线电流与正线电流相等，实现对多路非隔离DC/DC稳压模块的地线均流，从而提高了系统的可靠性。
实施例二
如图3所示，实施例一中的非隔离DC/DC地线均流电路还可以应用于负压系统中，此时，DC/DC稳压模块2的正线3接地，均流控制单元6位于正线3上且连接于正线3，用于当电流检测单元5检测到的负线电流I-不等于正线电流I+时，控制正线电流I+等于负线电流I-。其他电路结构与实施例一相同，在此不再赘述。
具体地，在负压系统中，每个DC/DC稳压模块2的负线电流I-是通过调整输出电压来实现均流的，因此负线电流I-本来就是均流的，控制正线电流I+等于负线电流I-，实现了正线电流的均流，即地线GND均流。
本发明实施中的非隔离DC/DC地线均流电路，通过控制使负线电流与正线电流相等，实现对多路非隔离DC/DC稳压模块的地线均流，从而提高了系统的可靠性。
需要说明的是，上述各实施例中图2和图3只示意了具体为降压式变换（buck）电路的DC/DC稳压模块，上述DC/DC稳压模块也可以为升压式变换（boost）电路。
实施例三
如图4所示，本发明实施例基于实施例一，DC/DC稳压模块的负线4接地，即为正压系统，本发明实施例中，每个DC/DC稳压模块为降压式变换电路。
电流检测单元5的一个检测端位于输入端的正极Vin+与输出端的正极Vout+之间的正线3上，用于检测正线电流I+，电流检测单元5的另一个检测端位于输入端的负极Vin-与输出端的负极Vout-之间的负线4上，用于检测负线电流I-。
均流控制单元为降压式均流控制单元61，降压式均流控制单元61用于当负线电流I-大于正线电流I+时，控制负线电流I-下降至与正线电流I+相等。
具体地，降压式变换电路包括：第一电感L1和并联有第一二极管D1的第一开关管T1，第一电感L1和第一开关管T1位于正线上且相互串联，第一开关管T1连接于输入端的正极Vin+，第一电感L1连接于输出端的正极Vout+；第一开关管T1与第一电感L1连接于第一节点A；第一二极管D1的阳极连接于第一节点A，阴极连接于输入端的正极Vin+；第一电容C1，其两端分别连接于输入端的正极Vin+和输入端的负极Vin-；第二电容C2，其两端分别连接于输出端的正极Vout+和输出端的负极Vout-。具体地，第一开关管T1可以为金属氧化物半导体场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET），其漏极和源极分别连接于输入端的正极Vin+和第一节点A，第一二极管D1可以为第一开关管T1的寄生二极管。需要说明的是，如果使用没有寄生二极管的开关管作为第一开关管T1，例如使用绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT）作为开关管T1时，有些IGBT没有寄生二极管，则需要在外部使用单独的二极管作为第一二极管D1。
降压式均流控制单元61包括：位于负线上且相互串联的第二开关管T2和第二电感L2，第二开关管T2连接于输入端的负极Vin-，第二电感L2连接于输出端的负极Vout-，第二开关管T2和第二电感L2连接于第二节点B。具体地，第二开关管T2用于断开以截断第二节点B流向输入端的负极Vin-的电流，第二开关管T2可以为MOSFET，其漏极和源极分别连接于第二节点B和输入端的负极Vin-，第二开关管T2可以没有寄生二极管也可以有寄生二极管，若有寄生二极管，则该寄生二极管的阳极连接于输入端的负极Vin-，阴极连接于第二节点B。
降压式变换电路还包括：串联于第一节点A与第二节点B之间的第三开关管T3或如图5所示的第二二极管D2，第二二极管D2的阳极连接于第二节点B，第二二极管D2的阴极连接于第一节点A。具体地，如图4所示，第三开关管T3可以为MOSFET，其漏极和源极分别连接于第一节点A和第二节点B，第三开关管T3可以没有寄生二极管也可以有寄生二极管，若有寄生二极管，则该寄生二极管的阳极连接于第二节点B，阴极连接于第一节点A。
降压式均流控制单元61还包括：降压式均流开关控制单元71，连接于电流检测单元5和第二开关管T2控制端，例如第二开关管T2为MOSFET，则降压式均流开关控制单元71连接于T2的栅极，降压式均流开关控制单元71用于当负线电流I-大于正线电流I+时，控制第二开关管T2在第一开关管T1断开的同时断开，因此降压式均流开关控制单元71还需要连接第一开关管T1的控制端或者直接连接第一开关管T1的控制模块（图中未示出）以获得第一开关管T1导通和断开的信号。
地线均流电路还包括：分别连接于每个DC/DC稳压模块的稳压电容C3，其两端分别连接于输入端的负极Vin-和输出端的负极Vout-。
以下以正压系统中降压式变换电路的地线均流方法为例具体说明本实施例中的非隔离DC/DC地线均流电路。
具体地，如图4所示，首先，电流检测单元5检测到负线电流I-比正线电流I+大时，降压式均流开关控制单元71控制第二开关管T2在第一开关管T1断开的时刻同时断开，此时，第三开关管T3导通，所有的负线电流I-都由第二节点B流至第一节点A，由于I->I+，在第一节点A处，负线电流I-的一部分通过第一电感L1流向输出端的正极Vout+，另一部分通过第一二极管D1流向输入端的正极Vin+，通过第一二极管D1的电流ID1使第一节点A至输入端的正极Vin+导通，因此第一节点A处的电压升至输入端的正极电压+VIN，通过第三开关管T3的电流使第二节点B至第一节点A导通，即第二节点B处的电压也为输入端的正极电压+VIN，而正线接地，即输出端的负极Vout-接地，因此第二电感L2两端的电压左高右低，电压差为VIN，从而使流过第二电感L2的负线电流I-因第二电感L2两端承受VIN电压而下降，当电流检测单元5检测到负线电流I-下降至与正线电流I+相等时，降压式均流开关控制单元71控制第二开关管T2导通，均流控制结束，实现了地线均流。
需要说明的是，在控制第二开关管T2的断开时，可以只要判断当负线电流I-比正线电流I+大时就在第一开关管T1断开的时刻同时断开第二开关管T2以实现均流控制，此时均流的过程会在第一开关管T1的一个断开周期内完成。但是如果为了提高效率，减少第二开关管T2的断开次数，可以判断当负线电流I-比正线电流I+大一定值时，才在第一开关管T1断开的时刻同时断开第二开关管T2以实现均流控制，此时均流的过程可能无法在第一开关管T1的一个断开周期内完成，因此需要第二开关管T2在第一开关管T1的第一个断开周期结束时与第一开关管T1同时导通，在接下来的一个断开周期控制第二开关管T2与第一开关管T1同时断开，继续进行均流，以此类推，直到负线电流I-与正线电流I+相等，即完成地线均流为止。由于多个DC/DC稳压模块相互并联，通过均流控制使其中负线电流I-比正线电流I+大的DC/DC稳压模块的负线电流I-等于正线电流I+，那么剩下的DC/DC稳压模块自然也实现了均流。另外，如图5所示的在第一节点A与第二节点B之间连接第二二极管D2代替上述第三开关管的电路中，地线均流方法与上述实施例相同，在此不再赘述。
由于在增加了第二电感L2，在DC/DC稳压模块正常工作时，第一开关管T1导通和断开时会产生交流分量电流，而稳压电容C3的作用就是保证该交流分量电流有路径通过，同时可以稳定稳压电容C3两端的电压以防止这两端电位不稳定带来的电磁兼容性（Electro Magnetic Compatibility，EMC）问题。
另外，图4中只示意了一个DC/DC稳压模块的结构，具体多个相互并联的DC/DC稳压模块构成的非隔离DC/DC地线均流电路与上述实施例相同，将多个DC/DC稳压模块的正线输入输出、负线输入输出分别连接在一起即可。
本发明实施中的非隔离DC/DC地线均流电路，通过控制使负线电流与正线电流相等，实现对多路非隔离DC/DC稳压模块的地线均流，从而提高了系统的可靠性。
实施例四
如图6所示，本发明实施例基于实施例二，DC/DC稳压模块的正线3接地，即为负压系统，与实施例三类似，本发明实施例中，每个DC/DC稳压模块为降压式变换电路。
电流检测单元5的一个检测端位于输入端的正极Vin+与输出端的正极Vout+之间的正线3上，用于检测正线电流I+，电流检测单元5的另一个检测端位于输入端的负极Vin-与输出端的负极Vout-之间的负线4上，用于检测流过负线电流I-。
均流控制单元为降压式均流控制单元62，降压式均流控制单元62用于当正线电流I+大于负线电流I-时，控制正线电流I+下降至与负线电流I-相等。
具体地，降压式变换电路包括：第一电感L1和并联有第一二极管D1的第一开关管T1，第一电感L1和第一开关管T1位于负线上且相互串联，第一开关管T1连接于输入端的负极Vin-，第一电感L1连接于输出端的负极Vou-；第一开关管T1与第一电感L1连接于第一节点A；第一二极管D1的阳极连接于输入端的负极Vin-，阴极连接于第一节点A。第一电容C1，其两端分别连接于输入端的正极Vin+和输入端的负极Vin-；第二电容C2，其两端分别连接于输出端的正极Vout+和输出端的负极Vout-。具体地，第一开关管T1可以为MOSFET，其漏极和源极分别连接于第一节点A和输入端的正极Vin+，第一二极管D1可以为第一开关管T1的寄生二极管。需要说明的是，如果使用没有寄生二极管的开关管作为第一开关管T1，例如使用IGBT，则需要在外部使用单独的二极管作为第一二极管D1。
降压式均流控制单元62包括：位于正线上相互串联的第二开关管T2和第二电感L2，第二开关管T2连接于输入端的正极Vin+，第二电感L2连接于输出端的正极Vou+，第二开关管T2和第二电感L2连接于第二节点B。具体地，第二开关管T2用于断开以截断输入端的正极Vin+流向第二节点B的电流，第二开关管T2可以为MOSFET，其漏极和源极分别连接于输入端的正极Vin+和第二节点B，第二开关管T2可以没有寄生二极管也可以有寄生二极管，若有寄生二极管，则该寄生二极管的阳极连接于第二节点B，阴极连接于输入端的正极Vin+。
降压式变换电路还包括：串联于第一节点A与第二节点B之间的第三开关管T3或第二二极管（图中未示出第二二极管），第二二极管的阳极连接于第一节点，第二二极的阴极连接于第二节点。具体地，第三开关管T3可以为MOSFET，其源极和漏极分别连接于第一节点A和第二节点B，第三开关管T3可以没有寄生二极管也可以有寄生二极管，若有寄生二极管，则该寄生二极管的阳极连接于第一节点A，阴极连接于第二节点B。
降压式均流控制单元62还包括：降压式均流开关控制单元72，连接于电流检测单元5和第二开关管T2控制端，降压式均流开关控制单元72用于判断当负线电流I-小于正线电流I+时，控制第二开关管T2在第一开关管T1断开的同时断开，因此降压式均流开关控制单元72还需要连接第一开关管T1的控制端或者直接连接第一开关管T1的控制模块（图中未示出）以获得第一开关管T1导通和断开的信号。
地线均流电路还包括：分别连接于每个DC/DC稳压模块的稳压电容C3，其两端分别连接于输入端的正极Vin+和输出端的正极Vout+。
以下以负压系统中降压式变换电路的地线均流方法为例具体说明本实施例中的非隔离DC/DC地线均流电路。
具体地，与实施例三中降压式变换电路的地线均流方法类似，首先，电流检测单元5检测到正线电流I+比负线电流I-大时，降压式均流开关控制单元72控制第二开关管T2在第一开关管T1断开的时刻同时断开，此时，由于第二开关管T2断开，正线电流I+来自由第一节点A流向第二节点B的电流，在第一节点A处，正线电流I+的一部分来自由输出端的负极Vout-流向第一节点A的负线电流I-，另一部分来自通过第一二极管D1由输入端的负极Vin-流向第一节点A的电流ID1，通过第一二极管D1的电流ID1使输入端的负极Vin-至第一节点A导通，因此第一节点A处的电压升至输入端的负极电压-VIN，通过第三开关管T3的正线电流I+使第一节点A至第二节点B导通，即第二节点B处的电压也为输入端的负极电压-VIN，而负线接地，即输出端的正极Vout+接地，因此第二电感L2两端的电压左低右高，电压差为VIN，从而使流过第二电感L2的正线电流I+因第二电感L2两端承受VIN电压而下降，当电流检测单元5检测到正线电流I+下降至与负线电流I-相等时，降压式均流开关控制单元72控制第二开关管T2导通，均流控制结束，实现了地线均流。需要说明的是，本实施例中在第一节点A与第二节点B之间连接第二二极管代替上述图6中的第三开关管T3时，地线均流方法与上述实施例相同，在此不再赘述。
由于在增加了第二电感L2，在DC/DC稳压模块正常工作时，第一开关管T1导通和断开时会产生交流分量电流，而稳压电容C3的作用就是保证该交流分量电流有路径通过，同时可以稳定稳压电容C3两端的电压以防止这两端电位不稳定带来的EMC问题。
另外，图6中只示意了一个DC/DC稳压模块的结构，具体多个相互并联的DC/DC稳压模块构成的非隔离DC/DC地线均流电路与上述实施例相同，将多个DC/DC稳压模块的正线输入输出、负线输入输出分别连接在一起即可。
本发明实施中的非隔离DC/DC地线均流电路，通过控制使负线电流与正线电流相等，实现对多路非隔离DC/DC稳压模块的地线均流，从而提高了系统的可靠性。
实施例五
如图7所示，本发明实施例基于实施例一，DC/DC稳压模块的负线4接地，即为正压系统，本发明实施例中，每个DC/DC稳压模块为升压式变换电路。
电流检测单元5的一个检测端位于输入端的正极Vin+与输出端的正极Vout+之间的正线3上，用于检测正线电流I+，电流检测单元5的另一个检测端位于输入端的负极Vin-与输出端的负极Vout-之间的负线4上，用于检测负线电流I-。
均流控制单元为升压式均流控制单元63，升压式均流控制单元63用于当负线电流I-小于正线电流I+时，控制负线电流I-上升至与正线电流I+相等，
具体地，升压式变换电路包括：连接于输入端的正极Vin+的第一电感L1；如图8所示的第一二极管D1或如图7所示的并联有第二二极管D2的第一开关管T1，第一二极管D1或第一开关管T1连接于输出端的正极Vout+；第一电感L1在正线上与第一开关管T1或第一二极管D1相互串联，连接于第一节点A；第二二极管D2的阳极连接于第一节点A，阴极连接于输出端的正极Vout+。第一电容C1，其两端分别连接于输入端的正极Vin+和输入端的负极Vin-；第二电容C2，其两端分别连接于输出端的正极Vout+和输出端的负极Vout-。具体地，第一开关管T1可以为MOSFET，其漏极和源极分别连接于输出端的正极Vout+和第一节点A，第二二极管D2可以为第一开关管T1的寄生二极管。需要说明的是，如果使用没有寄生二极管的开关管作为第一开关管T1，例如使用IGBT，则需要在外部使用单独的二极管作为第二二极管D2。
升压式均流控制单元63包括：位于负线上且相互串联的第二开关管T2和第二电感L2，第二电感L2连接于输入端的负极Vin-，第二开关管T2连接于输出端的负极Vout-，第二开关管T2和第二电感L2连接于第二节点B。具体地，第二开关管T2用于断开以截断输出端的负极Vout-流向第二节点B的电流，第二开关管T2可以为MOSFET，其漏极和源极分别连接于第二节点B和输出端的负极Vout-，第二开关管T2可以没有寄生二极管也可以有寄生二极管，若有寄生二极管，则该寄生二极管的阳极连接于输出端的负极Vout-，阴极连接于第二节点B。
升压式变换电路还包括：串联于第一节点A与第二节点B之间的第三开关管T3。具体地，第三开关管T3可以为MOSFET，其漏极和源极分别连接于第一节点A和第二节点B，第三开关管T3可以没有寄生二极管也可以有寄生二极管，若有寄生二极管，则该寄生二极管的阳极连接于第二节点B，阴极连接于第一节点A。
升压式均流控制单元63还包括：升压式均流开关控制单元73，连接于电流检测单元5和第二开关管T2控制端，升压式均流开关控制单元73用于当负线电流I-小于正线电流I+时，则控制第二开关管T2在第三开关管T3导通时断开，因此升压式均流开关控制单元73还需要连接第三开关管T3的控制端或者直接连接第三开关管T3的控制模块（图中未示出）以获得第三开关管T3导通和断开的信号。
地线均流电路还包括：分别连接于每个DC/DC稳压模块的稳压电容C3，其两端分别连接于输入端的负极Vin-和输出端的负极Vout-。
以下以正压系统中升压式变换电路的地线均流方法为例具体说明本实施例中的非隔离DC/DC地线均流电路。
具体地，如图7所示，与上述实施例中的地线均流方法类似，首先，电流检测单元5检测到负线电流I-小于正线电流I+时，升压式均流开关控制单元73控制第二开关管T2在第三开关管T3导通的时刻断开，此时，第一开关管T1断开，负线电流I-来自通过第三开关管T3由第一节点A流向第二节点Ｂ的电流，在第一节点A处，负线电流I-来自正线电流I+的一部分，正线电流I+的另一部分通过第二二极管D2由第一节点A流向输出端的正极Vout+，通过第二二极管D2的电流ID2使第一节点A至输出端的正极Vout+导通，因此第一节点A处的电压为输出端的正极电压+VOUT，通过第三开关管T3的负线电流I-使第一节点A至第二节点B导通，即第二节点B处的电压也为输出端的正极电压+VOUT，而负线接地，即输入端的负极Vin-接地，因此第二电感L2两端的电压左低右高，电压差为VOUT，从而使流过第二电感L2的负线电流I-因第二电感L2两端承受VOUT电压而上升，当电流检测单元5检测到负线电流I-上升到与正线电流I+相等时，升压式均流开关控制单元73控制第二开关管T2导通，均流控制结束，实现了地线均流。需要说明的是，如图8中所示的在第一节点A与第二节点B之间连接第一二极管D1代替上述图7中的第一开关管T1和第二二极管D2时，地线均流方法与上述实施例相同，在此不再赘述。
由于在增加了第二电感L2，在DC/DC稳压模块正常工作时，第一开关管T1导通和断开时会产生交流分量电流，而稳压电容C3的作用就是保证该交流分量电流有路径通过，同时可以稳定稳压电容C3两端的电压以防止这两端电位不稳定带来的EMC问题。
另外，图7中只示意了一个DC/DC稳压模块的结构，具体多个相互并联的DC/DC稳压模块构成的非隔离DC/DC地线均流电路与上述实施例相同，将多个DC/DC稳压模块的正线输入输出、负线输入输出分别连接在一起即可。
本发明实施中的非隔离DC/DC地线均流电路，通过控制使负线电流与正线电流相等，实现对多路非隔离DC/DC稳压模块的地线均流，从而提高了系统的可靠性。
实施例六
如图9所示，本发明实施例基于实施例二，DC/DC稳压模块的正线3接地，即为负压系统，本发明实施例中，每个DC/DC稳压模块为升压式变换电路。
电流检测单元5的一个检测端位于输入端的正极Vin+与输出端的正极Vout+之间的正线3上，用于检测正线电流I+，电流检测单元5的另一个检测端位于输入端的负极Vin-与输出端的负极Vout-之间的负线4上，用于检测负线电流I-。
均流控制单元为升压式均流控制单元64，升压式均流控制单元64用于当正线电流I+小于负线电流I-时，控制正线电流I+上升至与负线电流I-相等。
具体地，升压式变换电路包括：连接于输入端的负极Vin-的第一电感L1；第一二极管（第一二极管在图中未示出）或并联有第二二极管D2的第一开关管T1，第一二极管或第一开关管T1连接于输出端的负极Vout-；第一电感L1在负线上与第一开关管T1或第一二极管相互串联，连接于第一节点A；第二二极管D2的阳极连接于输出端的负极Vout-，阴极连接于第一节点A。第一电容C1，其两端分别连接于输入端的正极Vin+和输入端的负极Vin-；第二电容C2，其两端分别连接于输出端的正极Vout+和输出端的负极Vout-。具体地，第一开关管T1可以为MOSFET，其漏极和源极分别连接于输出端的负极Vout-和第一节点A，第二二极管D2可以为第一开关管T1的寄生二极管。需要说明的是，如果使用没有寄生二极管的开关管作为第一开关管T1，例如使用IGBT，则需要在外部使用单独的二极管作为第二二极管D2。
升压式均流控制单元64包括：在正线上相互串联的第二开关管T2和第二电感L2，第二电感L2连接于输入端的正极Vin+，第二开关管T2连接于输出端的正极Vout+，第二开关管T2和第二电感L2连接于第一节点A，第二开关管T2可以没有寄生二极管也可以有寄生二极管，若有寄生二极管，则该寄生二极管的阳极连接于第二节点B，阴极连接于输出端的正极Vout+；
升压式变换电路还包括：串联于第一节点A与第二节点B之间的第三开关管T3。具体地，第三开关管T3可以为MOSFET，其源极和漏极分别连接于第一节点A和第二节点B，第三开关管T3可以没有寄生二极管也可以有寄生二极管，若有寄生二极管，则该寄生二极管的阳极连接于第一节点A，阴极连接于第二节点B。
升压式均流控制单元64还包括：
升压式均流开关控制单元74，连接于电流检测单元5和第二开关管T2控制端，升压式均流开关控制单元74用于当负线电流I-大于正线电流I+时，控制第二开关管T2在第三开关管T3导通时断开，因此升压式均流开关控制单元74还需要连接第三开关管T3的控制端或者直接连接第三开关管T3的控制模块（图中未示出）以获得第三开关管T3导通和断开的信号。
地线均流电路还包括：分别连接于每个DC/DC稳压模块的稳压电容C3，其两端分别连接于输入端的正极Vin+和输出端的正极Vout+。
以下以负压系统中升压式变换电路的地线均流方法为例具体说明本实施例中的非隔离DC/DC地线均流电路。
具体地，如图9所示，与上述实施例中的地线均流方法类似，首先，电流检测单元5检测到负线电流I-大于正线电流I+时，升压式均流开关控制单元74控制第二开关管T2在第三开关管T3导通的时刻断开，此时，第一开关管T1断开，在第一节点A处，负线电流I-的一部分来自通过第三开关管T3由第二节点B流向第一节点A的正线电流I+，另一部分来自通过第二二极管D2由输出端的负极Vout-流向第一节点A的电流ID2，通过第二二极管D2的电流ID2使第一节点A至输出端的负极Vout-导通，因此第一节点A处的电压为输出端的负极电压-VOUT，通过第三开关管T3的电流使第二节点B至第一节点A导通，即第二节点B处的电压也为输出端的负极电压-VOUT，而输入端的正极Vin+接地，因此第二电感L2两端的电压左高右低，电压差为VOUT，从而使流过第二电感L2的正线电流I+因第二电感L2两端承受VOUT电压而上升，当电流检测单元5检测到正线电流I+上升到与负线电流I-相等时，升压式开光控制单元74控制第二开关管T2导通，均流控制结束，实现了地线均流。需要说明的是，本实施例中在第一节点A与第二节点B之间连接第一二极管代替上述图9中的第一开关管T1和第二二极管D2时，地线均流方法与上述实施例相同，在此不再赘述。
由于在增加了第二电感L2，在DC/DC稳压模块正常工作时，第一开关管T1导通和断开时会产生交流分量电流，而稳压电容C3的作用就是保证该交流分量电流有路径通过，同时可以稳定稳压电容C3两端的电压以防止这两端电位不稳定带来的EMC问题。
另外，图9中只示意了一个DC/DC稳压模块的结构，具体多个相互并联的DC/DC稳压模块构成的非隔离DC/DC地线均流电路与上述实施例相同，将多个DC/DC稳压模块的正线输入输出、负线输入输出分别连接在一起即可。
本发明实施中的非隔离DC/DC地线均流电路，通过控制使负线电流与正线电流相等，实现对多路非隔离DC/DC稳压模块的地线均流，从而提高了系统的可靠性。
需要说明的是，上述各实施例中的开关管除了可以为MOSFET外，也可以为IGBT，其栅极为控制端，与MOSFET的栅极连接方式相同，其发射极和集电极分别与MOSFET的源极和漏极的连接相同。上述的电流检测单元具体可以为电流互感器、霍尔传感器等用于检测电流值的器件。开关控制单元可以为数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)芯片配合放大电路的方式为开关管的控制端提供控制信号以驱动开关管导通和断开，可以理解的，开关控制单元也可以为其他软件加硬件配合的方式来驱动开关管。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种非隔离DC/DC地线均流电路，包括多个相互并联的用于直流电压变换的DC/DC稳压模块，每个所述DC/DC稳压模块包括：输入端、输出端、正线和负线，所述负线接地或者所述正线接地，其特征在于，所述地线均流电路还包括：
用于检测每个DC/DC稳压模块上负线电流和正线电流的电流检测单元，所述电流检测单元的一个检测端位于所述正线上，所述电流检测单元的另一个检测端位于所述负线上；
用于控制每个DC/DC稳压模块上地线电流的均流控制单元，所述均流控制单元连接于所述电流检测单元；
若所述负线接地，则所述均流控制单元位于所述负线上，用于当所述电流检测单元检测到所述负线电流不等于所述正线电流时，控制所述负线电流等于所述正线电流；
若所述正线接地，则所述均流控制单元位于所述正线上，用于当所述电流检测单元检测到所述负线电流不等于所述正线电流时，控制所述正线电流等于所述负线电流。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述DC/DC稳压模块为降压式变换电路；
所述均流控制单元为降压式均流控制单元；
若所述负线接地，则所述降压式均流控制单元用于当所述负线电流大于所述正线电流时，控制所述负线电流下降至与所述正线电流相等；
若所述正线接地，则所述降压式均流控制单元用于当所述正线电流大于所述负线电流时，控制所述正线电流下降至与所述负线电流相等。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述DC/DC稳压模块为升压式变换电路；
所述均流控制单元为升压式均流控制单元；
若所述负线接地，则所述升压式均流控制单元用于当所述负线电流小于所述正线电流时，控制所述负线电流上升至与所述正线电流相等；
若所述正线接地，则所述升压式均流控制单元用于当所述正线电流小于所述负线电流时，控制所述正线电流上升至与所述负线电流相等。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述DC/DC稳压模块的负线接地时，
所述降压式变换电路包括：
第一电感和并联有第一二极管的第一开关管，所述第一电感和第一开关管位于所述正线上且相互串联，所述第一开关管连接于所述输入端的正极，所述第一电感连接于所述输出端的正极；
所述第一开关管与所述第一电感连接于第一节点；
所述第一二极管的阳极连接于所述第一节点，阴极连接于所述输入端的正极，所述第一二极管为所述第一开关管的寄生二极管或者单独的二极管；
所述降压式均流控制单元包括：
位于所述负线上且相互串联的第二开关管和第二电感，所述第二开关管连接于所述输入端的负极，所述第二电感连接于所述输出端的负极，所述第二开关管和所述第二电感连接于第二节点；
所述降压式变换电路还包括：
串联于所述第一节点与所述第二节点之间的第三开关管或第二二极管，所述第二二极管的阳极连接于所述第二节点，所述第二二极管的阴极连接于所述第一节点；
所述降压式均流控制单元还包括：
降压式均流开关控制单元，连接于所述电流检测单元和第二开关管控制端，所述均流控制单元用于判断当所述负线电流大于所述正线电流时，控制所述第二开关管在所述第一开关管断开的同时断开。
5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述DC/DC稳压模块的正线接地时，
所述降压式变换电路包括：
第一电感和并联有第一二极管的第一开关管，所述第一电感和第一开关管位于所述负线上且相互串联，所述第一开关管连接于所述输入端的负极，所述第一电感连接于所述输出端的负极；
所述第一开关管与所述第一电感连接于第一节点；
所述第一二极管的阳极连接于所述输入端的负极，阴极连接于所述第一节点，所述第一二极管为所述第一开关管的寄生二极管或者单独的二极管；
所述降压式均流控制单元包括：
通过所述正线相互串联的第二开关管和第二电感，所述第二开关管连接于所述输入端的正极，所述第二电感连接于所述输出端的正极，所述第二开关管和所述第二电感连接于第二节点；
所述降压式变换电路还包括：
串联于所述第一节点与所述第二节点之间的第三开关管或第二二极管，所述第二二极管的阳极连接于所述第一节点，所述第二二极管的阴极连接于所述第二节点；
所述降压式均流控制单元还包括：
降压式均流开关控制单元，连接于所述电流检测单元和第二开关管控制端，所述降压式均流开关控制单元用于判断当所述负线电流小于所述正线电流时，控制所述第二开关管在所述第一开关管断开时同时断开。
6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，当所述DC/DC稳压模块的负线接地时，
所述升压式变换电路包括：
连接于所述输入端的正极的第一电感；
第一二极管或并联有第二二极管的第一开关管，所述第一二极管或第一开关管连接于所述输出端的正极；
所述第一电感在所述正线上与所述第一二极管串联，连接于第一节点；或者所述第一电感在所述正线上与所述第一开关管串联，连接于第一节点；
所述第二二极管的阳极连接于所述第一节点，阴极连接于所述输出端的正极，所述第二二极管为所述第一开关管的寄生二极管或者单独的二极管；
所述升压式均流控制单元包括：
位于所述负线上且相互串联的第二开关管和第二电感，所述第二电感连接于所述输入端的负极，所述第二开关管连接于所述输出端的负极，所述第二开关管和所述第二电感连接于第二节点；
所述升压式变换电路还包括：
串联于所述第一节点与所述第二节点之间的第三开关管；
所述升压式均流控制单元还包括：
升压式均流开关控制单元，连接于所述电流检测单元和第二开关管控制端，所述升压式均流开关控制单元用于判断当所述负线电流小于所述正线电流时，控制所述第二开关管在所述第三开关管导通时断开。
7.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，当所述DC/DC稳压模块的正线接地时，
所述升压式变换电路包括：
连接于所述输入端的负极的第一电感；
第一二极管或并联有第二二极管的第一开关管，所述第一二极管或第一开关管连接于所述输出端的负极；
所述第一电感在所述负线上与所述第一二极管串联，连接于第一节点；或者所述第一电感在所述负线上与所述第一开关管串联，连接于第一节点；
所述第二二极管的阳极连接于所述输出端的负极，阴极连接于所述第一节点，所述第二二极管为所述第一开关管的寄生二极管或者单独的二极管；
所述升压式均流控制单元包括：
在所述正线上相互串联的第二开关管和第二电感，所述第二电感连接于所述输入端的正极，所述第二开关管连接于所述输出端的正极，所述第二开关管和所述第二电感连接于第二节点；
所述升压式变换电路还包括：
串联于所述第一节点与所述第二节点之间的第三开关管；
所述升压式均流控制单元还包括：
升压式均流开关控制单元，连接于所述电流检测单元和第二开关管控制端，所述升压式均流开关控制单元用于判断当所述负线电流大于所述正线电流时，控制所述第二开关管在所述第三开关管导通时断开。
8.根据权利要求4或6所述的电路，其特征在于，所述地线均流电路还包括：
分别连接于每个DC/DC稳压模块的稳压电容；
所述稳压电容的两端分别连接于所述输入端的负极和所述输出端的负极。
9.根据权利要求5或7所述的电路，其特征在于，所述地线均流电路还包括：
分别连接于每个DC/DC稳压模块的稳压电容；
所述稳压电容的两端分别连接于所述输入端的正极和所述输出端的正极。
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