CN109755935A - 一种电源并联均流控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电源并联均流控制电路，其包括采样电路、辅助源电路、均流电路和稳压电路，所述采样电路的正输出端、负输出端分别连接均流控制电路的正输出端、负输出端，采样电路的正、负输出端与辅助源电路连接，辅助源电路中的第一辅助源、第二辅助源和第三辅助源为均流电路供电，均流电路与稳压电路连接。本发明采用边界控制方法，引入平均电流，利用电流反馈控制DC/DC模块输出电压，实现DC/DC模块输出电压自动调节，达到每个电源输出电流均衡的目的。

Description

一种电源并联均流控制电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种电源并联均流控制电路，适用于电源多路输出并联均流控制系统。

背景技术

电源并联可以扩充系统的输出功率，多个电源并联组成冗余供电系统，可以提高系统的可靠性。近年来，市场对电源的并联均流需求增多，并且对并联均流精度提出了更高的要求。

目前，实现电源均流的方案是经由DC/DC模块的并联母线PR脚，此管脚是一个双向接口，能够发送或接收各模块之间的信息，它的脉冲信号可使每台DC/DC模块中的高频开关同步工作，从而实现负载均流。此种均流方式是控制不同电源的开关频率，使其在同一指令下同步工作。但是，通过实际应用发现不同电源协调一致工作难度较大、限制条件较多，可靠性低。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种可靠性高、使用方便的电源并联均流控制电路，其仅靠一个端口就表现出良好的均流能力，且对电源的负载线长度的一致性没有要求；采用边界控制方法，引入平均电流，利用电流反馈控制DC/DC模块输出电压，实现DC/DC模块输出电压自动调节，达到每个电源输出电流均衡的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种电源并联均流控制电路，其包括采样电路A、辅助源电路B、均流电路C和稳压电路D，所述采样电路的正输出端、负输出端分别连接均流控制电路的正输出端、负输出端，采样电路的正、负输出端与辅助源电路连接，辅助源电路B中的第一辅助源、第二辅助源和第三辅助源为均流电路C供电；所述均流电路C包括第一放大器N1、第二跟随器N2和第三比较器N3，第一放大器N1的同相输入端通过第二电阻R2连接第一采样电阻R1，反相输入端通过第三电阻R3连接第一采样电阻R1、第二辅助源，第一采样电阻R1还与第一DC/DC模块U1的采样负端（-S引脚）连接，同相输入端与反相输入端之间接有第二电容C2，负电源端接第三辅助源，输出端与反相输入端之间接有第四电阻R4，输出端通过串联的第五电阻R5、第六电阻R6与第二跟随器N2的同相输入端连接；第五电阻R5与第六电阻R6之间接均流控制电路的均流端口，第二跟随器N2的负电源端与第五电阻R5与第六电阻R6之间接有第三电容C3，反相输入端与输出端之间接有第七电阻R7，输出端通过第八电阻R8与第三比较器N3的反相输入端连接；第三比较器N3的同相输入端通过第十电阻R10与第一放大器N1的输出端连接，且与负电源端之间接有第十一电阻R11，输出端与稳压电路连接。

所述的电源并联均流控制电路，其采样电路A包括第一DC/DC模块U1，第一DC/DC模块U1的正输出端与采样正端相连且连接均流控制电路的正输出端，调压端与采样负端之间接有第一缓启动电容C1，负输出端通过第一采样电阻R1连接均流控制电路的负输出端,正、负输出端还与辅助源电路连接。

所述的电源并联均流控制电路，其辅助源电路B包括第二DC/DC模块U2，第二DC/DC模块U2的正输入端连接第一DC/DC模块U1的正输出端，负输入端连接第一DC/DC模块U1的负输出端，正输出端连接第一辅助源+12V接口，输出公共地端连接第二辅助源，负输出端连接第三辅助源。

所述的电源并联均流控制电路，其均流电路C中的第一放大器N1、第二跟随器N2和第三比较器N3的正电源端均接第一辅助源，第二跟随器N2和第三比较器N3的负电源端均接第二辅助源。

所述的电源并联均流控制电路，其稳压电路D包括第四跟随器N4、第五比较器N5、稳压二极管D1和三端稳压器D2，第四跟随器N4的同相输入端通过第十三电阻R13连接均流控制电路的正输出端，且与负电源端之间接有第十四电阻R14，反相输入端与输出端相连，输出端通过串联的第十五电阻R15、第十八电阻R18与第五比较器N5的反相输入端连接；第五比较器N5的同相输入端与正电源端之间接有第十七电阻R17，与负电源端之间接有并联的稳压二极管D1、第四电容C4，第十五电阻R15与第十八电阻R18之间通过第十六电阻R16与负电源端连接，还通过第十二电阻R12与第三比较器N3的输出端连接，反相输入端与输出端之间接有第五电容C5，输出端与负电源端之间接有串联的第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21，三端稳压器D2的阴极、基准脚接在第十九电阻R19与第二十电阻R20之间，阳极接在第二十一电阻R21与负电源端之间，第二十一电阻R21两端分别与采样电路中第一DC/DC模块U1的调压端、采样负端连接，第四跟随器N4、第五比较器N5的负电源端均接第二辅助源。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

该电源并联均流控制电路，其均流精度高，对回路负载无局限性，可靠性高，使用方便；采用边界控制方法，引入平均电流，通过采样输出电流信号，经过放大后与平均电流作比较，比较器输出高低电平来改变采样输出电压的调整幅度，并与基准电压进行比较，进而利用负反馈调节第一DC/DC模块的调压端SC的电压，自动调整输出电压，使电压处于一个动态平衡状态，达到稳定输出电压的目的。

附图说明

图1是本发明电源并联均流控制电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1所示，该电源并联均流控制电路，其包括采样电路A、辅助源电路B、均流电路C和稳压电路D，所述采样电路A包括第一DC/DC模块U1，第一DC/DC模块U1的正输出端（+Out引脚）与采样正端（+S引脚）相连且连接均流控制电路的正输出端（+OUT），调压端（SC引脚）与采样负端（-S引脚）之间接有第一缓启动电容C1，负输出端（-Out引脚）通过第一采样电阻R1的a、b端连接均流控制电路的负输出端（-OUT）, 正输出端（+Out引脚）、负输出端（-Out引脚）还与辅助源电路连接；所述辅助源电路B包括第二DC/DC模块U2，第二DC/DC模块U2的正输入端（+IN引脚）连接第一DC/DC模块U1的正输出端（+Out引脚），负输入端（-IN引脚）连接第一DC/DC模块U1的负输出端（-Out引脚），正输出端（+OUT引脚）连接第一辅助源（辅助+12V接口）+12V接口，输出公共地端（COM引脚）连接第二辅助源（辅助±12VG接口），负输出端（-OUT引脚）连接第三辅助源（辅助-12V接口）；所述均流电路C包括第一放大器N1、第二跟随器N2和第三比较器N3，第一放大器N1的同相输入端通过第二电阻R2连接第一采样电阻R1的d端，反相输入端通过第三电阻R3连接第一采样电阻R1的c端、第二辅助源，第一采样电阻R1的c端还与第一DC/DC模块U1的采样负端（-S引脚）连接，同相输入端与反相输入端之间接有第二电容C2，负电源端接第三辅助源，输出端与反相输入端之间接有第四电阻R4，输出端通过串联的第五电阻R5、第六电阻R6与第二跟随器N2的同相输入端连接；第五电阻R5与第六电阻R6之间接均流控制电路的均流端口，第二跟随器N2的负电源端与第五电阻R5与第六电阻R6之间接有第三电容C3，反相输入端与输出端之间接有第七电阻R7，输出端通过第八电阻R8与第三比较器N3的反相输入端连接；第三比较器N3的同相输入端通过第十电阻R10与第一放大器N1的输出端连接，且与负电源端之间接有第十一电阻R11，输出端与稳压电路连接；所述稳压电路D包括第四跟随器N4、第五比较器N5、稳压二极管D1和三端稳压器D2，第四跟随器N4的同相输入端通过第十三电阻R13连接均流控制电路的正输出端（+OUT），且与负电源端之间接有第十四电阻R14，反相输入端与输出端相连，输出端通过串联的第十五电阻R15、第十八电阻R18与第五比较器N5的反相输入端连接；第五比较器N5的同相输入端与正电源端之间接有第十七电阻R17，与负电源端之间接有并联的稳压二极管D1、第四电容C4，第十五电阻R15与第十八电阻R18之间通过第十六电阻R16与负电源端连接，还通过第十二电阻R12与第三比较器N3的输出端连接，反相输入端与输出端之间接有第五电容C5，输出端与负电源端之间接有串联的第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21，三端稳压器D2的阴极、基准脚接在第十九电阻R19与第二十电阻R20之间，阳极接在第二十一电阻R21与负电源端之间，第二十一电阻R21两端分别与采样电路中第一DC/DC模块U1的调压端（SC引脚）、采样负端（-S引脚）连接，第四跟随器N4、第五比较器N5的负电源端均接第二辅助源。

本发明电源并联均流控制电路，其工作方式为：通过第一采样电阻R1采样输出回路电流，将采样的输出电流信号转化成电压信号经第一放大器N1和第四电阻R4进行放大，放大后并联电源（P1、P2、P3、…）的均流端口连接在一起，根据运放虚短和虚断的概念，均流端口即为并联后的平均电压信号（电流信号），此平均电压信号经过第二跟随器N2进行电压跟随并经第八电阻R8、第九电阻R9分压后接入第三比较器N3的反相输入端，经第一放大器N1进行放大后的电压信号经第十一电阻R11、第十电阻R10分压后接入第三比较器N3的同相输入端。当第三比较器N3的同相输入端电压大于反相输入端电压，即放大后的电压信号大于并联后的平均电压信号时，第三比较器N3的输出端输出高电平；当第三比较器N3的同相输入端电压小于反相输入端电压，即放大后的电压信号小于并联后的平均电压信号时，第三比较器N3的输出端输出低电平。

第十七电阻R17和稳压管D1产生基准电压2.5V作为第五比较器N5的同相输入端的输入电压，第十三电阻R13、第十四电阻R14将输出电压进行分压，经第四跟随器N4进行电压跟随，再经第十五电阻R15、第十六电阻R16进行分压后接入第五比较器N5的反相输入端，此电压需要在输出电压为目标值时设置为2.5V。

当第三比较器N3的同相输入端电压大于反相输入端电压，即放大后的电压信号大于并联后的平均电压信号时，第三比较器N3的输出端输出高电平，通过第十二电阻R12流过第十六电阻R16的电流变大，会使第五比较器N5的同相输入端电压小于反相输入端电压，第五比较器N5的输出端输出低电平，第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21给第一DC/DC模块U1提供下调电阻，使其输出电压降低，输出电流也随之减小。

当第三比较器N3的同相输入端电压小于反相输入端电压，即放大后的电压信号小于并联后的平均电压信号时，第三比较器N3的输出端输出低电平，第十二电阻R12和第十六电阻R16并联，会使第五比较器N5的同相输入端电压大于反相输入端电压，第五比较器N5的输出端输出高电平，该高电平通过三端稳压器D2产生2.5V稳定电压，该电压通过第二十电阻R20、第二十一电阻R21和第一DC/DC模块U1内部的调压端（SC引脚）电路组成分压系统，升高调压端（SC引脚）电压，从而自动升高输出电压，输出电流随之增大。因此，电源输出处于一个动态平衡状态，保持电源输出电压的稳定，最终达到均流的目的。

多个电源并联时，需将其均流端口连接在一起，即可实现高精度均流和稳压功能。

本发明电源并联均流控制电路，其第一DC/DC模块U1的型号为为VICOR公司的V300A48C500BL，第二DC/DC模块U2的型号为CINCON公司的EC3SBW-48D12，第一放大器N1的型号为OP07，第二跟随器N2和第三比较器N3、第四跟随器N4、第五比较器N5的型号均为LM2904M，三端稳压器D2的型号为TL431。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电源并联均流控制电路，其特征是：其包括采样电路A、辅助源电路B、均流电路C和稳压电路D，所述采样电路的正输出端、负输出端分别连接均流控制电路的正输出端、负输出端，采样电路的正、负输出端与辅助源电路连接，辅助源电路B中的第一辅助源、第二辅助源和第三辅助源为均流电路C供电；所述均流电路C包括第一放大器N1、第二跟随器N2和第三比较器N3，第一放大器N1的同相输入端通过第二电阻R2连接第一采样电阻R1，反相输入端通过第三电阻R3连接第一采样电阻R1、第二辅助源，第一采样电阻R1还与第一DC/DC模块U1的采样负端（-S引脚）连接，同相输入端与反相输入端之间接有第二电容C2，负电源端接第三辅助源，输出端与反相输入端之间接有第四电阻R4，输出端通过串联的第五电阻R5、第六电阻R6与第二跟随器N2的同相输入端连接；第五电阻R5与第六电阻R6之间接均流控制电路的均流端口，第二跟随器N2的负电源端与第五电阻R5与第六电阻R6之间接有第三电容C3，反相输入端与输出端之间接有第七电阻R7，输出端通过第八电阻R8与第三比较器N3的反相输入端连接；第三比较器N3的同相输入端通过第十电阻R10与第一放大器N1的输出端连接，且与负电源端之间接有第十一电阻R11，输出端与稳压电路连接。

2.根据权利要求1所述的电源并联均流控制电路，其特征是：其采样电路A包括第一DC/DC模块U1，第一DC/DC模块U1的正输出端与采样正端相连且连接均流控制电路的正输出端，调压端与采样负端之间接有第一缓启动电容C1，负输出端通过第一采样电阻R1连接均流控制电路的负输出端,正、负输出端还与辅助源电路连接。

3.根据权利要求1所述的电源并联均流控制电路，其特征是：其辅助源电路B包括第二DC/DC模块U2，第二DC/DC模块U2的正输入端连接第一DC/DC模块U1的正输出端，负输入端连接第一DC/DC模块U1的负输出端，正输出端连接第一辅助源+12V接口，输出公共地端连接第二辅助源，负输出端连接第三辅助源。

4.根据权利要求1所述的电源并联均流控制电路，其特征是：其均流电路C中的第一放大器N1、第二跟随器N2和第三比较器N3的正电源端均接第一辅助源，第二跟随器N2和第三比较器N3的负电源端均接第二辅助源。

5.根据权利要求1所述的电源并联均流控制电路，其特征是：其稳压电路D包括第四跟随器N4、第五比较器N5、稳压二极管D1和三端稳压器D2，第四跟随器N4的同相输入端通过第十三电阻R13连接均流控制电路的正输出端，且与负电源端之间接有第十四电阻R14，反相输入端与输出端相连，输出端通过串联的第十五电阻R15、第十八电阻R18与第五比较器N5的反相输入端连接；第五比较器N5的同相输入端与正电源端之间接有第十七电阻R17，与负电源端之间接有并联的稳压二极管D1、第四电容C4，第十五电阻R15与第十八电阻R18之间通过第十六电阻R16与负电源端连接，还通过第十二电阻R12与第三比较器N3的输出端连接，反相输入端与输出端之间接有第五电容C5，输出端与负电源端之间接有串联的第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21，三端稳压器D2的阴极、基准脚接在第十九电阻R19与第二十电阻R20之间，阳极接在第二十一电阻R21与负电源端之间，第二十一电阻R21两端分别与采样电路中第一DC/DC模块U1的调压端、采样负端连接，第四跟随器N4、第五比较器N5的负电源端均接第二辅助源。