CN103001211A - 一种双直流电源串并联控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及串并联控制电路技术领域，特别是指一种双直流电源串并联控制电路，通过切换多路开关调整主路直流电源和出路直流电源的连接关系，当需要两路电源串联时，从路稳压电路的参考电压端实时采样主路电源的电压，使从路稳压电路将主路电源的电压作为参考电压与从路电压进行比较以调整输出电压使其与主路一致；当需要两路电源并联时，连接主路电源正极与从路电源正极并连接主路电源负极与从路电源负极使两路直流电源并联，连接从路功率调整管的基极和主路功率调整管的基极，使两路电源是功率调整管工作同步工作，从而使从路电源的输出电流和输出电压跟随主路上升或下降以保持一致。

Description

一种双直流电源串并联控制电路
技术领域
本发明涉及串并联控制电路技术领域，特别是指一种双直流电源串并联控制电路。
背景技术
在直流电源的使用过程中，根据负载的需要，经常需要成倍扩展电源的电压或者电流。一般为达到两倍电压的电源输出必须将两台直流电源进行串联供电，为了达到两倍电流输出必须将两台电源进行并联供电，因此必须有一个电路可以随时快捷的改变两路电源的连接关系，使两个可根据不同的需要工作在串联模式下或者并联模式下。此外根据线性直流电源电路的特点的，如果要将两台电源直接进行串联供电则需要将两台电源的电压调整至相等；如果想要将两台电源并联达到两倍电流则需要将两台电源的电压和电流调整至相等，如果电压值设置不相等，则两个电源工作时电流就不均流，从而导致两个直流电源工作不稳定。在现有技术中，虽然有电路可以实现将快捷的调整两路电源的连接关系使其工作串联模式下或者并联模式下。但是却无法自动调整两路电源的电压和电流至一致，造成电源无法良好工作，而如果手动调整两路电源的电压则操作麻烦且电压也很难调成一致，误差大。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种可以快捷切换两个直流电源的连接关系且使两个直流电源在串并联条件下自动调整电压的双直流电源串并联控制电路。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供了一种双直流电源串并联控制电路，包括主路电源和从路电源，所述主路电源包括主路功率调整管，所述从路电源包括从路功率调整管和从路稳压电路，所述从路稳压电路包括参考电压端、稳压信号输出端和实时获取从路电源的电压信号的电压采样端，还包括串并联控制电路，所述串并联控制电路包括多路开关，所述多路开关切换至状态一则：主路电源负极连接从路电源正极，从路稳压电路的参考电压端实时采样主路电源的电压，从路功率调整管的基极断开与主路功率调整管的基极之间的连接并连接从路稳压电路的稳压信号输出端；所述多路开关切换至状态二则：主路电源正极连接从路电源正极，主路电源负极连接从路电源负极，从路功率调整管的基极断开与从路稳压电路的稳压信号输出端之间的连接并连接主路功率调整管的基极。
其中，所述多路开关包括：常开触点串联于主路电源负极与从路电源正极之间的继电器RLY1、常开触点串联于主路电源正极与从路电源正极之间的继电器RLY2、常开触点串联于主路电源负极与从路电源负极之间的继电器RLY3、用于触发继电器RLY1的开关K1、用于触发继电器RLY2和触发继电器RLY3的开关K2和一端与主路电源正极连接且另一端与从路稳压电路的参考电压端连接的开关K3，还包括双联开关K4，所述双联开关K4的第一不动端与从路稳压电路的稳压信号输出端连接，第二不动端与主路功率调整管的基极连接，所述双联开关K4的动端与所述从路功率调整管的基极连接，所述多路开关处于状态一时：开关K1和开关K3导通，开关K2断开，双联开关的动端与第一不动端连接；所述多路开关处于状态二时：开关K1断开，开关K2导通，双联开关的动端与第二不动端连接。
其中，所述多路开关K包括多通道的直键开关SW1和多通道的直键开关SW2，所述开关K2、开关K3和双联开关K4设置于直键开关SW1，所述直键开关SW1处于状态A时：开关K2导通, 开关K3断开，双联开关的动端与第二不动端连接；直键开关SW2处于状态B时：开关K2断开, 开关K3导通，双联开关的动端与第一不动端连接；所述开关K1设置于直键开关SW2，直键开关SW2处于状态C时：开关K1导通；所述直键开关SW2处于处于状态D时：开关K1断开。
其中，所述开关K1串联有开关K6，所述开关K3串联有开关K7，所述开关K6设置于直键开关SW1，当直键开关SW1处于状态A时开关K6断开，当直键开关SW1处于状态B时开关K6导通，所述开关K7设置于直键开关SW2，直键开关SW2处于状态C时开关K7导通，直键开关SW2处于状态D时开关K7断开。
其中，所述多路开关K包括：开关K5，所述开关K5的一端与从路电源负极连接，另一端经电位器W1与主路电源正极连接，所述电位器的的动触点与从路稳压电路的参考电压端连接,从而实现多路开关状态一中的从路稳压电路的参考电压端实时采样主路电源的电压。
其中，所述主路电源还包括主路稳压电路、主路稳流电路电路，所述主路稳压电路的输出端和主路稳流电路的输出端与主路功率调整管的基极连接。
其中，所述从路电源还包括从路稳流电路，所述从路稳流电路的输出端和从路稳压电路的输出端连接。
其中，所述主路电源还包括用于放大直流主路稳压电路和主路稳流电路的输出信号的三极管Q2，所述从路电源还包括用于放大从路稳压电路和从路稳流电路的输出信号的三极管Q4。
本发明的有益效果：本发明提供一种双直流电源串并联控制电路，通过切换多路开关调整主路直流电源和从路直流电源的连接关系，当需要两路电源串联时，连接主路电源负极与从路电源正极使两路直流电源串联，同时使从路稳压电路的参考电压端实时采样主路电源的电压，从路稳压电路连接从路功率调整管的基极和从路稳压电路的输出端，使从路稳压电路将主路电源的电压作为参考电压与从路电压进行比较以调整输出电流，控制从路功率调整管在从路正极中的压降，从而调整从路的电压使其与主路一致；当需要两路电源并联时，连接主路电源正极与从路电源正极并连接主路电源负极与从路电源负极，使两路直流电源并联，连接从路功率调整管的基极和主路功率调整管的基极，使两路电源是功率调整管工作同步工作，从而使从路电源的输出电流和输出电压跟随主路上升和下降以保持一致。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一种双直流电源串并联控制电路的实施例的电路框图。
图2是本发明一种双直流电源串并联控制电路的实施例的串并联控制电路的电路示意图。
图3是本发明一种双直流电源串并联控制电路的实施例的主路电源的电路示意图。
图4是本发明一种双直流电源串并联控制电路的实施例的从路电源的电路示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本发明一种双直流电源串并联控制电路的具体实施方式之一，如图1所示，包括：主路电源、从路电源和串并联控制电路。如图3所示，所述主路电源包括功率调整管Q1，所述功率调整管Q1的集电极与主路电源正极输入端连接，所述功率调整管Q1的发射极与主路电源正极输出端连接，还包括主要由运算放大器U2构成的主路稳压电路和主要由运算放大器U1构成的主路稳流电路，所述主路稳流电路输出的稳流信号和所述主路稳压电路输出的稳压信号经过三极管Q2放大后输送到主路调整信号输出端CH1-B1，并输入到功率调整管Q1以调整功率调整管Q1的集电极与发射极之间的电压Uce1，以调整主路的输出电压和电流达到稳压稳流的作用，例如：当主路电压升高时，主路稳压电路的运算放大器U2的反相输入端电位上升，由于由基准电压源提供给主路稳压电路的参考电压未变，运算放大器U2的输出的稳压信号电位下降，该稳压信号经放大后输送至功率调整管Q1的基极，即功率调整管Q1的基极电位下降，从而使调整功率调整管Q1的集电极与发射极之间的电压Uce1升高，而主路电源输入端电压一定，因此主路电源输出端电压下降，达到稳压的目的。
如图4所示，所述从路电源包括功率调整管Q3，所述功率调整管Q3的集电极与从路电源正极输入端连接，所述功率调整管Q3的发射极与从路电源正极输出端连接，所述功率调整管Q3的基极为从路调整信号输入端B1，还包括主要由运算放大器U4构成的从路稳压电路和主要由运算放大器U3构成的从路稳流电路，所述从路稳流电路输出的稳流信号和所述从路稳压电路输出的稳压信号经过三极管Q4放大后输送至从路调整信号输出端CH2-B1，其中，从路稳压电路的参考电压端（即运算放大器U4的同相输入端）连接主路采样信号输入端CH1-A，即从路稳压电路在工作过程中以采样得的主路电压作为参考电压。
如图4所示，当主路需与从路串联时，为了实现主路与从路电压值一致，仅需通过串并联控制电路将从路调整信号输出端CH2-B1与从路调整信号输入端B1连接，使从路稳压电路输出的稳压信号作用于功率调整管Q3，由于从路稳压电路以主路电压作为参考电压，此时从路电源电压会跟踪主路电源电压并自动调整至与其一致，例如：当主路电压升高使得从路电源的电压小于主路电源的电压时，运算放大器U4的同相输入端的电位上升，因此运算放大器U4输出的稳压信号电位上升，该稳压信号经三极管Q4放大后输送至功率调整管Q3的基极，即功率调整管Q3的基极电位上升，使调整功率调整管Q3的集电极与发射极之间的电压Uce2降低，从而从路电源输出端电压上升，直至从路电压与主路电压一致，当主路电压下降时亦同理，因此在串联时从路电源能够有效跟踪主路电源，使两路电压保持一致，均为输出总电压的一半。
如图2至3所示，当主路与从路并联时，为了实现从路电源跟随主路电源同步输出，仅需通过串并联控制电路将从路调整信号输出端CH2-B1与从路调整信号输入端B1之间的连接断开，同时连接从路调整信号输入端B1与主路调整信号输入端CH1-B1，此时主路电源的功率调整管Q1的基极和从路的功率调整管Q3的基极有同一信号控制，因此功率调整管Q1和从路的功率调整管Q3工作在同步状态下，例如：当主路的功率调整管Q1的集电极与发射极之间的电压Uce1，上升时，从路的功率调整管Q3的集电极与发射极之间的电压Uce2也同样上升，因此两路电源的电压电流实现同步输出，达到均流的目的。
如图2所示，本实施例中，为了更加方便地实现串并联的切换，所述的串并联控制电路包括：常开触点串联于主路电源负极与从路电源正极之间的继电器RLY1、常开触点串联于主路电源正极与从路电源正极之间的继电器RLY2、常开触点串联于主路电源负极与从路电源负极之间的继电器RLY3，还包括多通道的直键开关SW1、多通道的直键开关SW2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电位器W1，所述多通道的直键开关包括12个端口，在按下按键时1和2端口连接、4和5端口连接、8和9端口连接、11和12端口连接，在松开按键时3和2端口连接、6和5端口连接、8和7端口连接、11和10端口连接（如图2中SW1和SW2所显示的状态），其中，直键开关SW1的2端口与直键开关SW2的4端口连接，3端口与电位器的动触点连接，5端口与直键开关SW2的11端口连接，6端口与继电器RLY1的线圈连接，7端口与从路调整信号输出端CH2-B1连接，8端口与从路调整信号输入端B1连接，9端口主路调制信号输入端CH1-B1连接，11端口与继电器RLY2和继电器RLY3的线圈连接，12端口与12V电源连接，直键开关SW1的1端口经电阻R1与电位器W1的一端连接，2端口与从路电源的负极输出端连接，5端口与出路的主路采样信号输入端CH1-A，6端口经电阻R3与从路电源的负极输出端连接、12端与12V电源连接，所述电位器W1的另一端经电阻R2与主路电源的正极输出端连接。
本实施例中，SW1的1端口和2端口相当于权利要求中所述的开关K3，端口5和端口6相当于开关K6，端口7、端口8和端口9相当于双联开关K4，端口11和端口12相当于开关K2，SW2的端口1和端口2相当于开关K5，端口4和端口5相当于开关K7，端口11和端口12相当于开关K1。
在需要串联两路电源时，松开直键开关SW1的按键，按下直键开关SW2的按键，此时直键开关SW2的11端和12端连接，直键开关SW1的5端和6端连接，继电器RLY1的线圈被通电使主路电源负极与从路电源正极连接，主路电源与从路电源实现串联，直键开关SW1的1端和2端连接，直键开关SW2的4端口和5端口连接，因此主路采样信号输入端CH1-A可实时采样主路的输出电压值，直键开关SW1的7端和8端连接，即从路调整信号输出端CH2-B1与从路调整信号输入端B1连接。综上，结合图3至4可知，此时从路电源与主路电源串联且从路电源跟踪主路电源并保持与主路电源电压一致。同时由于直键开关SW2的1端和2端连接，即电位器串联与主路电源的正极输出端和从路电源的负极输出端，因此通过调节电位器W1的动触点，即可调节主路采样信号输入端CH1-A的采样值，以矫正主路采样信号输入端CH1-A由于电路连接等原因造成的采样偏差，从而提高从路电源与主路电源在串联时的电压一致性。
在需要并联两路电源时，按下直键开关SW1的按键并按下直键开关SW2的按键，此时直键开关SW1的5端和6端断开，继电器RLY1的线圈被断电使主路电源负极与从路电源正极断开，又直键开关SW1的11端和12端连接，继电器RLY2和继电器RLY3的线圈被通电，主路电源正极与从路电源正极连接，主路电源负极与从路电源负极连接，主路电源与从路电源实现并联；直键开关SW1的9端和8端连接，即从路调整信号输出端CH2-B1与主路调制信号输入端CH1-B1连接，即实现两路电源的电压电流实现同步输出，达到均流的目的。
同时该电路避免了三个继电器同时导通的可能性，提高电路整体的可靠性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种双直流电源串并联控制电路，包括主路电源和从路电源，所述主路电源包括主路功率调整管，所述从路电源包括从路功率调整管和从路稳压电路，所述从路稳压电路包括参考电压端、稳压信号输出端和实时获取从路电源的电压信号的电压采样端，其特征在于：还包括串并联控制电路，所述串并联控制电路包括多路开关，所述多路开关切换至状态一则：主路电源负极连接从路电源正极，从路稳压电路的参考电压端实时采样主路电源的电压，从路功率调整管的基极断开与主路功率调整管的基极之间的连接并连接从路稳压电路的稳压信号输出端；所述多路开关切换至状态二则：主路电源正极连接从路电源正极，主路电源负极连接从路电源负极，从路功率调整管的基极断开与从路稳压电路的稳压信号输出端之间的连接并连接主路功率调整管的基极。
2.如权利要求1所述的一种双直流电源串并联控制电路，其特征在于：所述多路开关包括：常开触点串联于主路电源负极与从路电源正极之间的继电器RLY1、常开触点串联于主路电源正极与从路电源正极之间的继电器RLY2、常开触点串联于主路电源负极与从路电源负极之间的继电器RLY3、用于触发继电器RLY1的开关K1、用于触发继电器RLY2和触发继电器RLY3的开关K2和一端与主路电源正极连接且另一端与从路稳压电路的参考电压端连接的开关K3，还包括双联开关K4，所述双联开关K4的第一不动端与从路稳压电路的稳压信号输出端连接，第二不动端与主路功率调整管的基极连接，所述双联开关K4的动端与所述从路功率调整管的基极连接，所述多路开关处于状态一时：开关K1和开关K3导通，开关K2断开，双联开关的动端与第一不动端连接；所述多路开关处于状态二时：开关K1断开，开关K2导通，双联开关的动端与第二不动端连接。
3.如权利要求2所述的一种双直流电源串并联控制电路，其特征在于：所述多路开关K包括多通道的直键开关SW1和多通道的直键开关SW2，所述开关K2、开关K3和双联开关K4设置于直键开关SW1，所述直键开关SW1处于状态A时：开关K2导通, 开关K3断开，双联开关的动端与第二不动端连接；直键开关SW2处于状态B时：开关K2断开, 开关K3导通，双联开关的动端与第一不动端连接；所述开关K1设置于直键开关SW2，直键开关SW2处于状态C时：开关K1导通；所述直键开关SW2处于处于状态D时：开关K1断开。
4.如权利要求3所述的一种双直流电源串并联控制电路，其特征在于：所述开关K1串联有开关K6，所述开关K3串联有开关K7，所述开关K6设置于直键开关SW1，当直键开关SW1处于状态A时开关K6断开，当直键开关SW1处于状态B时开关K6导通，所述开关K7设置于直键开关SW2，直键开关SW2处于状态C时开关K7导通，直键开关SW2处于状态D时开关K7断开。
5.如权利要求1所述的一种双直流电源串并联控制电路，其特征在于：所述多路开关K包括：开关K5，所述开关K5的一端与从路电源负极连接，另一端经电位器W1与主路电源正极连接，所述电位器的的动触点与从路稳压电路的参考电压端连接,从而实现多路开关状态一中的从路稳压电路的参考电压端实时采样主路电源的电压。
6.如权利要求1所述的一种双直流电源串并联控制电路，其特征在于：所述主路电源还包括主路稳压电路、主路稳流电路电路，所述主路稳压电路的输出端和主路稳流电路的输出端与主路功率调整管的基极连接。
7.如权利要求1所述的一种双直流电源串并联控制电路，其特征在于：所述从路电源还包括从路稳流电路，所述从路稳流电路的输出端和从路稳压电路的输出端连接。
8.如权利要求1所述的一种双直流电源串并联控制电路，其特征在于：所述主路电源还包括用于放大直流主路稳压电路和主路稳流电路的输出信号的三极管Q2，所述从路电源还包括用于放大从路稳压电路和从路稳流电路的输出信号的三极管Q4。
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