CN112421936B - Pwm软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器 - Google Patents

Abstract

本发明是PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器,包括多组相互并联的固体功率控制器，每组固体功率控制器包括用于对所属固体功率控制器流经电流进行高精度差分采样的高端采样电路；用于通过输入控制器输入控制信号去启动微控制器工作，微控制器能够实现接收输入控制信号常通主副功率开关管、并对采样电流进行模拟量到数字量的转换判断均流状态进行调节控制输出PWM软开关驱动副功率开关管的输入控制器与微处理器驱动电路；实现对输入电压的导通与关断，用于导通给负载供电并通过PWM软开关控制副功率开关管导通状态用来改变导通阻抗实现多组固体功率控制器并联均流的并联功率开关管电路和电压转换电路；能够实现多路固体功率控制器并联均流。

Description

PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体的说是PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器。

背景技术

随着航空制造、控制和维护等技术的不断发展，飞机的整体性能大大提高，飞机上的整体用电设备激增，电源功率不断增加，自动配电系统成为飞机电力系统大功率配电研究方向。自动配电系统中的固态功率控制器(Solid State Power Controllers,SSPC)的相关研究越来越得到专业人员的重视，同时一些特定的场合也对固态功率控制器提出了更高的要求：由于电路布局，环境温度影响而导致各固体功率控制器寄生参数不同；开关管生产工艺而导致开关管内阻参数不同；而导致固体功率控制器并联时分配电流不均衡，使得流过较多电流的固体功率控制器的功率开关管承受更多的电流应力从而降低使用功率开关管寿命的问题。

现在固体功率控制器并联均流电路的实现方式通常是在并联电路中串联电阻或者是在并联电路中串接耦合电感实现主动均流。对于并联电路中串接电阻方式，由于电阻的损耗特性，通过串接电阻虽然可以实现均流，但同时会增加电路的损耗，均流效果不佳。对于并联电路中串接耦合电感方式，由于电感磁芯体积等问题，很难做到多路均流，从而限制高功率密度的实现，串接耦合也会增加电路的损耗。

常见的固体功率控制器实现均流的方式通常选择主从模式均流，这种方法采用的是让其中一个单元作为主控制单元，通过与其他单元进行互连线通信，控制所有单元实现均流，这种方式有个缺点，当主控单元实效时电路就不能实现并联均流，并且需要增加通信程序，控制程序复杂，不易实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，实现低功耗高功率密度并联均流通过主功率开关管常通，PWM实现对副功率开关管进行软开关导通与关断实现阻抗调节，可以有效降低功率损耗，简化电路结构，容易实现高功率密度固体功率控制器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，其特征在于：包括多组固体功率控制器，每组固体功率控制器包括高端采样电路、输入控制器与微处理器驱动电路、并联功率开关管电路和电压转换电路；

所述的高端采样电路用于对所属固体功率控制器流经电流进行高精度差分采样；

所述的输入控制器与微处理器驱动电路用于通过输入控制器输入控制信号去启动微控制器工作，微控制器能够实现接收输入控制信号常通主副功率开关管，对采样电流进行模拟量到数字量的转换并判断均流状态，进而调节控制PWM软开关的输出以驱动副功率开关管；

所述的并联功率开关管电路用于实现对输入电压的导通与关断，用于导通给负载供电并通过PWM软开关控制副功率开关管导通状态用来改变导通阻抗实现多组固体功率控制器并联均流；

所述的电压转换电路用于提供工作电压。

所述的并联功率开关管电路包括第一主管功率开关管BQ1和第二副管功率开关管BQ2，所述的第一主管功率开关管BQ1的漏极与输入电压VIN相连，所述的第二副管功率开关管BQ2的漏极与输入电压VIN相连，所述的第一主管功率开关管BQ1的源极与第二副功率开关管BQ2的源极相连形成并联功率开关管电路的输出端。

所述的高端采样电路包括第一采样电阻Rsamp、第一运算放大器U1、第二采样电阻R1、第三采样电阻R2、第四采样电阻R3和第五采样电阻Rf；

所述的第一采样电阻Rsamp一端与第二采样电阻R1一端连接，第一采样电阻Rsamp另一端与第三采样电阻R2一端相连，第一采样电阻Rsamp一端与并联功率开关管电路的输出端连接，第一采样电阻Rsamp另一端与输出负载Rload一端连接，输出负载Rload另一端接地；第二采样电阻R1的另一端与第一运算放大器U1反向输入端短接并与第五采样电阻Rf的一端相连，第五采样电阻Rf的另一端与第一运算放大器U1的输出端相连，第三采样电阻R2的另一端与第一运算放大器U1的同向输入端短接并与第四采样电阻R3的一端相连，第四采样电阻R3的另一端接入数字电源地SGND，第一运算放大器U1的电压输入端与VCC相连，第一运算放大器的接地端与数字电源地SGND相连，第一运算放大器U1的输出端与微处理器D1电流采样端口Vs相连。

所述的输入控制器与微处理器驱动电路包括输入控制器C1，微处理器D1、电流采样端口Vs、驱动输出端口GA1、驱动输出端口GA2、第一驱动电阻R4、第二驱动电阻R5、第三驱动电阻R6、第一驱动三极管BC1、第二驱动三极管BC2、第三驱动三极管BC3、第四驱动三极管BC4,第四驱动电阻R7、第五驱动电阻R8、第六驱动电阻R9、第五驱动三极管BC5、第六驱动三极管BC6、第七驱动三极管BC7和第八驱动三极管BC8；

所述的输入控制器C1输出总线端口Cc与微处理器D1的输入总线端口Dc相连，微控制器驱动输出接口GA1与第一驱动三极管BC1的基极相连，第一驱动三极管BC1的集电极与第三驱动电阻R6一端及第二驱动三极管BC2的基极短接并与第一驱动电阻R4一端相连，第一驱动三极管BC1的发射极与第三驱动电阻R6的另一端及第二驱动三极管BC2的发射极短接并连接到数字电源地SGND，第一驱动电阻R4的另一端与第二驱动电阻R5的一端及第三驱动三极管BC3的集电极短接并连接到电源V15，第二驱动电阻R5的另一端与第二驱动三极管BC2的集电极及第三驱动三极管BC3的基极短接并与第四驱动三极管BC4的基极相连，第三驱动三极管BC3的发射极与第四驱动三极管BC4的发射极短接并与第一主功率开关管BQ1的栅极相连，第四驱动三极管BC4的集电极与并联功率开关管电路的输出端相连，微控制器驱动输出接口GA2与第五驱动三极管BC5的基极相连，第五驱动三极管BC5的集电极与第六驱动电阻R9一端及第六驱动三极管BC6的基极短接并与第四驱动电阻R7一端相连，第五驱动三极管BC5的发射极与第六驱动电阻R9的另一端及第六驱动三极管BC6的发射极短接并连接到数字电源地SGND，第三驱动电阻R7的另一端与第四驱动电阻R8的一端及第七驱动三极管BC7的集电极短接并连接到电源V15，第四驱动电阻R8的另一端与第六驱动三极管BC6的集电极及第七驱动三极管BC7的基极短接并与第八驱动三极管BC8的基极相连，第七驱动三极管BC7的发射极与第八驱动三极管BC8的发射极短接并与第二副功率开关管BQ2的栅极相连，第八驱动三极管BC8的集电极与并联功率开关管电路的输出端相连。

所述的第一驱动三极管BC1、第二驱动三极管BC2、第三驱动三极管BC3、第五驱动三极管BC5、第六驱动三极管BC6和第七驱动三极管BC7均为NPN型三极管；所述的第四驱动三极管BC4和第八驱动三极管BC8均为PNP型三极管。

所述的电压转换电路包括第一电压转换电阻TR1、第一转换电压三极管TBC1、第一电压转换电容TC1、第一稳压二极管ZD1、数字电源和数字电源地SGND；

所述的数字电源与第一电压转换电阻TR1的一端短接并与第一转换电压三极管TBC1的集电极相连，第一转换电阻TR1的另一端与第一转换电压三极管TBC1的基极短接并与第一稳压二极管ZD1阴极相连，第一稳压二极管ZD1的阳极与第一电压转换电容TC1的一端短接并连接到数字电源地SGND,第一电压转换电容TC1的另一端与第一转换电压三极管TBC1的发射极短接并与运放供电VCC相连。

该种PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器能够产生的有益效果为：该种PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器无需在电路添加多余元件改变阻抗避免不必要损耗，能够实现多个单元无连线限流，且控制程序逻辑简单，易实现。进一步的，该种并联均流固体功率控制器波形控制更加精确，能够在设定范围内精确调节占空比改变输入阻抗实现并联均流。该种并联均流固体功率控制器通过PWM调节固体功率控制器的副功率开关管的阻抗，来解决多组固体功率控制器并联供电时因电路布局不对称等导致寄生参数的不同、环境温度因素影响电路器件参数特性改变、功率开关管生产工艺不同导致多路固体功率控制器并联不均流，从而致使单路固体功率控制器长时间承受较大电流而降低使用寿命的问题。该种并联均流固体功率控制器实现无连线限流通过每个单元微控制器程序设置限流值，当采样检测电流高于设定电流，进行PWM输出调节阻抗，实现限流，各电路之间无通信连线，避免了主从控制均流时，主控制单元失效而导致系统瘫痪。

附图说明

图1是本发明的PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，实现数字PWM软开关快速调节固体功率控制器阻抗实现无互连线限流高功率密度低损耗并联均流控制器电路示意图。

图2是本发明PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器实现两路并联工作时的电路示意图。

图3是本发明PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器实现两路并联工作状态一时的电路示意图。

图4是本发明PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器实现两路并联工作状态二时的电路示意图。

图5是本发明PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器实现两路并联工作状态三时的电路示意图。

图6是本发明PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器实现两路并联工作状态四时的电路示意图。

图7是本发明PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器中微处理器程序实现流程图示意图。

说明书附图标记：1、高端采样电路；2、输入控制器与微处理器驱动电路；3、并联功率开关管电路；4、电压转换电路。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，其特征在于：包括多组固体功率控制器，每组固体功率控制器包括高端采样电路1、输入控制器与微处理器驱动电路2、并联功率开关管电路3和电压转换电路4；

所述的高端采样电路1用于对所属固体功率控制器流经电流进行高精度差分采样；

所述的输入控制器与微处理器驱动电路2用于通过输入控制器输入控制信号去启动微控制器工作，微控制器能够实现接收输入控制信号常通主副功率开关管，对采样电流进行模拟量到数字量的转换并判断均流状态，进而调节控制PWM软开关的输出以驱动副功率开关管；

所述的并联功率开关管电路3用于实现对输入电压的导通与关断，用于导通给负载供电并通过PWM软开关控制副功率开关管导通状态用来改变导通阻抗实现多组固体功率控制器并联均流；

所述的电压转换电路4用于提供工作电压。

进一步的，并联功率开关管电路3包括第一主管功率开关管BQ1和第二副管功率开关管BQ2，所述的第一主管功率开关管BQ1的漏极与输入电压VIN相连，所述的第二副管功率开关管BQ2的漏极与输入电压VIN相连，所述的第一主管功率开关管BQ1的源极与第二副功率开关管BQ2的源极相连形成并联功率开关管电路3的输出端。

进一步的，高端采样电路1包括第一采样电阻Rsamp、第一运算放大器U1、第二采样电阻R1、第三采样电阻R2、第四采样电阻R3和第五采样电阻Rf；

所述的第一采样电阻Rsamp一端与第二采样电阻R1一端连接，第一采样电阻Rsamp另一端与第三采样电阻R2一端相连，第一采样电阻Rsamp一端与并联功率开关管电路3的输出端连接，第一采样电阻Rsamp另一端与输出负载Rload一端连接，输出负载Rload另一端接地；第二采样电阻R1的另一端与第一运算放大器U1反向输入端短接并与第五采样电阻Rf的一端相连，第五采样电阻Rf的另一端与第一运算放大器U1的输出端相连，第三采样电阻R2的另一端与第一运算放大器U1的同向输入端短接并与第四采样电阻R3的一端相连，第四采样电阻R3的另一端接入数字电源地SGND，第一运算放大器U1的电压输入端与VCC相连，第一运算放大器的接地端与数字电源地SGND相连，第一运算放大器U1的输出端与微处理器D1电流采样端口Vs相连。

进一步的，输入控制器与微处理器驱动电路2包括输入控制器C1，微处理器D1、电流采样端口Vs、驱动输出端口GA1、驱动输出端口GA2、第一驱动电阻R4、第二驱动电阻R5、第三驱动电阻R6、第一驱动三极管BC1、第二驱动三极管BC2、第三驱动三极管BC3、第四驱动三极管BC4,第四驱动电阻R7、第五驱动电阻R8、第六驱动电阻R9、第五驱动三极管BC5、第六驱动三极管BC6、第七驱动三极管BC7和第八驱动三极管BC8；

所述的输入控制器C1输出总线端口Cc与微处理器D1的输入总线端口Dc相连，微控制器驱动输出接口GA1与第一驱动三极管BC1的基极相连，第一驱动三极管BC1的集电极与第三驱动电阻R6一端及第二驱动三极管BC2的基极短接并与第一驱动电阻R4一端相连，第一驱动三极管BC1的发射极与第三驱动电阻R6的另一端及第二驱动三极管BC2的发射极短接并连接到数字电源地SGND，第一驱动电阻R4的另一端与第二驱动电阻R5的一端及第三驱动三极管BC3的集电极短接并连接到电源V15，第二驱动电阻R5的另一端与第二驱动三极管BC2的集电极及第三驱动三极管BC3的基极短接并与第四驱动三极管BC4的基极相连，第三驱动三极管BC3的发射极与第四驱动三极管BC4的发射极短接并与第一主功率开关管BQ1的栅极相连，第四驱动三极管BC4的集电极与并联功率开关管电路3的输出端相连，微控制器驱动输出接口GA2与第五驱动三极管BC5的基极相连，第五驱动三极管BC5的集电极与第六驱动电阻R9一端及第六驱动三极管BC6的基极短接并与第四驱动电阻R7一端相连，第五驱动三极管BC5的发射极与第六驱动电阻R9的另一端及第六驱动三极管BC6的发射极短接并连接到数字电源地SGND，第三驱动电阻R7的另一端与第四驱动电阻R8的一端及第七驱动三极管BC7的集电极短接并连接到电源V15，第四驱动电阻R8的另一端与第六驱动三极管BC6的集电极及第七驱动三极管BC7的基极短接并与第八驱动三极管BC8的基极相连，第七驱动三极管BC7的发射极与第八驱动三极管BC8的发射极短接并与第二副功率开关管BQ2的栅极相连，第八驱动三极管BC8的集电极与并联功率开关管电路3的输出端相连。

进一步的，第一驱动三极管BC1、第二驱动三极管BC2、第三驱动三极管BC3、第五驱动三极管BC5、第六驱动三极管BC6和第七驱动三极管BC7均为NPN型三极管；所述的第四驱动三极管BC4和第八驱动三极管BC8均为PNP型三极管。

进一步的，电压转换电路4包括第一电压转换电阻TR1、第一转换电压三极管TBC1、第一电压转换电容TC1、第一稳压二极管ZD1、数字电源和数字电源地SGND；

所述的数字电源与第一电压转换电阻TR1的一端短接并与第一转换电压三极管TBC1的集电极相连，第一转换电阻TR1的另一端与第一转换电压三极管TBC1的基极短接并与第一稳压二极管ZD1阴极相连，第一稳压二极管ZD1的阳极与第一电压转换电容TC1的一端短接并连接到数字电源地SGND,第一电压转换电容TC1的另一端与第一转换电压三极管TBC1的发射极短接并与运放供电VCC相连。

以如图2所示的PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器在实现两路并联工作时分为以下四种情况：

工作状态1，如图3所示，上电后第一、第二固体功率控制器15V供电电源转换成VCC给采样电路运算放大器等供电，使基本电路正常工作。第一固体功率控制器SSPC1输入控制器C1输入控制器信号，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1接收到控制器信号输出驱动信号，导通第一固体功率控制器SSPC1第一主功率开关管BQ1与第一固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2，同时第二固体控制器SSPC2输入控制器C1输入控制器信号，第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1接收到控制器信号输出驱动信号，导通第二固体功率控制器SSPC2第一主功率开关管BQ1与第二固体功率控制器SSPC2第二副功率开关管BQ2。当第一固体功率控制器SSPC1与第二固体功率控制器SSPC2正常工作时。流经第一固体功率控制器SSPC1电流值小于第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1设定的并联均流的参考电流值，流经第二固体功率控制器SSPC2电流值小于第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1设定的并联均流的参考电流值，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1的对流经第一固体功率控制器SSPC1电流值进行采样判断小于第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1设定并联均流参考值，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1将GA1端口输出高电平，第一固体功率控制器SSPC1第一驱动三极管BC1导通、第一固体功率控制器SSPC1第二驱动三极管BC2截止、第一固体功率控制器SSPC1第三驱动三极管BC3导通、第一固体功率控制器SSPC1第四驱动三极管BC4截止，输出高电平导通第一固体功率控制器SSPC1第一功率开关管BQ1；第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1将GA2端口输出高电平，第一固体功率控制器SSPC1第五驱动三极管BC5导通、第一固体功率控制器SSPC1第六驱动三极管BC6截止、第一固体功率控制器SSPC1第七驱动三极管BC7导通、第一固体功率控制器SSPC1第八驱动三极管BC8截止，输出高电平导通第一固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2；与此同时第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1对流经第二固体功率控制器SSPC2的电流值进行采样判断小于第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1设定并联均流参考值，第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1将GA1端口输出高电平，第一固体功率控制器SSPC2第二驱动三极管BC1导通、第二固体功率控制器SSPC2第二驱动三极管BC2截止、第二固体功率控制器SSPC2第三驱动三极管BC3导通、第二固体功率控制器SSPC2第四驱动三极管BC4截止，输出高电平导通第二固体功率控制器SSPC2第一功率开关管BQ1；第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1将GA2端口输出高电平，第二固体功率控制器SSPC2第五驱动三极管BC5导通、第二固体功率控制器SSPC2第六驱动三极管BC6截止、第二固体功率控制器SSPC2第七驱动三极管BC7导通、第二固体功率控制器SSPC2第八驱动三极管BC8截止，输出高电平导通第二固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2，电路正常工作。

工作状态2，如图4所示，上电后第一、第二固体功率控制器15V供电电源转换成VCC给采样电路运算放大器等供电，使基本电路正常工作。第一固体功率控制器SSPC1输入控制器C1输入控制器信号，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1接收到控制器信号输出驱动信号，导通第一固体功率控制器SSPC1第一主功率开关管BQ1与第一固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2，同时第二固体控制器SSPC2输入控制器C1输入控制器信号，第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1接收到控制器信号输出驱动信号，导通第二固体功率控制器SSPC2第一主功率开关管BQ1与第二固体功率控制器SSPC2第二副功率开关管BQ2。当第一固体功率控制器SSPC1与第二固体功率控制器SSPC2正常工作时。流经第一固体功率控制器SSPC1电流值小于第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1设定的并联均流的参考电流值，流经第二固体功率控制器SSPC2电流大于设定的并联均流的参考电流值且小于第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1设定最大限流电流值，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1的对流经第一固体功率控制器SSPC1电流进行采样判断小于第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1设定的并联均流的参考电流值，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1将GA1端口输出高电平，第一固体功率控制器SSPC1第一驱动三极管BC1导通、第一固体功率控制器SSPC1第二驱动三极管BC2截止、第一固体功率控制器SSPC1第三驱动三极管BC3导通、第一固体功率控制器SSPC1第四驱动三极管BC4截止，输出高电平导通第一固体功率控制器SSPC1第一功率开关管BQ1；第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1将GA2端口输出高电平，第一固体功率控制器SSPC1第五驱动三极管BC5导通、第一固体功率控制器SSPC1第六驱动三极管BC6截止、第一固体功率控制器SSPC1第七驱动三极管BC7导通、第一固体功率控制器SSPC1第八驱动三极管BC8截止，输出高电平导通第一固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2；与此同时第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1对流经第二固体功率控制器SSPC2的电流进行采样判断大于第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1程序设定参考电流且小于第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1设定最大限流电流值，第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1将GA1端口输出高电平，第一固体功率控制器SSPC2第二驱动三极管BC1导通、第二固体功率控制器SSPC2第二驱动三极管BC2截止、第二固体功率控制器SSPC2第三驱动三极管BC3导通、第二固体功率控制器SSPC2第四驱动三极管BC4截止，输出高电平导通第二固体功率控制器SSPC2第一功率开关管BQ1；第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1通过程序计算由第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1的GA2输出端口输出PWM控制第二固体功率控制器SSPC2第二副功率开关管BQ2实行软开关，调整第二固体功率控制器SSPC2的阻抗，实现调节流经第一固体功率控制器SSPC1电流上升，流经第二固体功率控制器SSPC2电流下降，最终实现均流状态。

工作状态3，如图5所示，上电后第一、第二固体功率控制器15V供电电源转换成VCC给采样电路运算放大器等供电，使基本电路正常工作。第一固体功率控制器SSPC1输入控制器C1输入控制器信号，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1接收到控制器信号输出驱动信号，导通第一固体功率控制器SSPC1第一主功率开关管BQ1与第一固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2，同时第二固体控制器SSPC2输入控制器C1输入控制器信号，第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1接收到控制器信号输出驱动信号，导通第二固体功率控制器SSPC2第一主功率开关管BQ1与第二固体功率控制器SSPC2第二副功率开关管BQ2。当第一固体功率控制器SSPC1与第二固体功率控制器SSPC2正常工作时。流经第一固体功率控制器SSPC1电流值大于第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1设定的并联均流的参考电流值且小于第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1设定最大限流电流值，流经第二固体功率控制器SSPC2电流小于第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1设定的并联均流的参考电流值，第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1的对流经第二固体功率控制器SSPC2电流进行采样判断小于第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1设定的并联均流的参考电流值，第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1将GA1端口输出高电平，第二固体功率控制器SSPC2第二驱动三极管BC1导通、第二固体功率控制器SSPC2第二驱动三极管BC2截止、第二固体功率控制器SSPC2第三驱动三极管BC3导通、第二固体功率控制器SSPC2第四驱动三极管BC4截止，输出高电平导通第二固体功率控制器SSPC2第一功率开关管BQ1；第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1将GA2端口输出高电平，第二固体功率控制器SSPC2第五驱动三极管BC5导通、第二固体功率控制器SSPC2第六驱动三极管BC6截止、第二固体功率控制器SSPC2第七驱动三极管BC7导通、第二固体功率控制器SSPC2第八驱动三极管BC8截止，输出高电平导通第二固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2；与此同时第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1对流经第一固体功率控制器SSPC1的电流进行采样判断大于第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1程序设定参考电流且小于第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1设定最大限流电流值，第一固体功率控制器SSPC1第一驱动三极管BC1导通、第一固体功率控制器SSPC1第二驱动三极管BC2截止、第一固体功率控制器SSPC1第三驱动三极管BC3导通、第一固体功率控制器SSPC1第四驱动三极管BC4截止，输出高电平导通第一固体功率控制器SSPC1第一功率开关管BQ1；第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1通过程序计算由第一固体功率控制器SSPC2微处理器D1的GA2输出端口输出PWM控制第一固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2实行软开关，调整第一固体功率控制器SSPC1的阻抗，实现调节流经第二固体功率控制器SSPC2电流上升，流经第一固体功率控制器SSPC1电流下降，最终实现均流状态。

工作状态4，如图6所示，上电后第一、第二固体功率控制器15V供电电源转换成VCC给采样电路运算放大器等供电，使基本电路正常工作。第一固体功率控制器SSPC1输入控制器C1输入控制器信号，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1接收到控制器信号输出驱动信号，导通第一固体功率控制器SSPC1第一主功率开关管BQ1与第一固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2，同时第二固体控制器SSPC2输入控制器C1输入控制器信号，第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1接收到控制器信号输出驱动信号，导通第二固体功率控制器SSPC2第一主功率开关管BQ1与第二固体功率控制器SSPC2第二副功率开关管BQ2。当第一固体功率控制器SSPC1与第二固体功率控制器SSPC2正常工作时。流经第一固体功率控制器SSPC1电流值大于第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1设定最大限流电流值，流经第二固体功率控制器SSPC2电流值大于第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1设定最大限流电流值，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1的对流经第一固体功率控制器SSPC1电流进行采样判断大于第一固体功率控制器SSCP1微处理器D1设定最大限流电流值，第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1将GA1端口输出低电平，第一固体功率控制器SSPC1第一驱动三极管BC1截止、第一固体功率控制器SSPC1第二驱动三极管BC2导通、第一固体功率控制器SSPC1第三驱动三极管BC3截至、第一固体功率控制器SSPC1第四驱动三极管BC4导通，输出低电平关断第一固体功率控制器SSPC1第一功率开关管BQ1；第一固体功率控制器SSPC1微处理器D1将GA2端口输出低电平，第一固体功率控制器SSPC1第五驱动三极管BC5截止、第一固体功率控制器SSPC1第六驱动三极管BC6导通、第一固体功率控制器SSPC1第七驱动三极管BC7截止、第一固体功率控制器SSPC1第八驱动三极管BC8导通，输出低电平关断第一固体功率控制器SSPC1第二副功率开关管BQ2；与此同时第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1对流经第二固体功率控制器SSPC2的电流进行采样判断大于第二固体功率控制器SSCP2微处理器D1设定最大限流电流值，第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1将GA1端口输出低电平，第二固体功率控制器SSPC2第一驱动三极管BC1截止、第二固体功率控制器SSPC2第二驱动三极管BC2导通、第二固体功率控制器SSPC2第三驱动三极管BC3截至、第二固体功率控制器SSPC2第四驱动三极管BC4导通，输出低电平关断第二固体功率控制器SSPC2第一功率开关管BQ1；第二固体功率控制器SSPC2微处理器D1将GA2端口输出低电平，第二固体功率控制器SSPC2第五驱动三极管BC5截止、第二固体功率控制器SSPC2第六驱动三极管BC6导通、第二固体功率控制器SSPC2第七驱动三极管BC7截止、第二固体功率控制器SSPC2第八驱动三极管BC8导通，输出低电平关断第一固体功率控制器SSPC2第二副功率开关管BQ2；实现第一固体功率控制器SSPC1与第二固体功率控制器SSPC2无互连线限流功能。

微处理器开始运行时，首先进行时钟初始化、定时器初始化、模块初始化和PID结构体初始化，初始化完成后定时器开始计数，达到采样定时后读取AD模块的采样值，并对采样值进行判定，当电采样电流值未超过限流值时，主功率管常通，副功率管实现PWM调节，改变固体功率控制器的导通阻抗，实现多路并联时，达到均流的目的。进一步判定电流设定值与采样值是否相；若不相同则返回采样，重复上述步骤。

上述PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器实现数字PWM软开关快速调节固体功率控制器阻抗实现无互连线限流高功率密度低损耗并联均流控制器，该均流电路具有无需在电路添加多余元件改变阻抗降低电路损耗、可以实现多个单元无连线限流，控制程序逻辑简单、易实现的优点，在设定范围内精确调节占空比改变输入阻抗实现并联均流，控制波形更加精确、电路拓扑简单，具体表现为：器件少、功率密度大、便于实现。该种PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器成本较低，更加稳定和输出电流大。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，其特征在于：包括多组相互并联的固体功率控制器，每组固体功率控制器包括高端采样电路(1)、输入控制器与微处理器驱动电路(2)、并联功率开关管电路(3)和电压转换电路(4)；

所述的高端采样电路(1)用于对所属固体功率控制器流经电流进行高精度差分采样；

所述的输入控制器与微处理器驱动电路(2)用于通过输入控制器输入控制信号去启动微控制器工作，微控制器能够实现接收输入控制信号常通主副功率开关管，对采样电流进行模拟量到数字量的转换并判断均流状态，进而调节控制PWM软开关的输出以驱动副功率开关管；

所述的并联功率开关管电路(3)用于实现对输入电压的导通与关断，用于导通给负载供电并通过PWM软开关控制副功率开关管导通状态用来改变导通阻抗实现多组固体功率控制器并联均流；

所述的电压转换电路(4)用于提供工作电压。

2.如权利要求1所述的PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，其特征在于：所述的并联功率开关管电路(3)包括第一主管功率开关管BQ1和第二副管功率开关管BQ2，所述的第一主管功率开关管BQ1的漏极与输入电压VIN相连，所述的第二副管功率开关管BQ2的漏极与输入电压VIN相连，所述的第一主管功率开关管BQ1的源极与第二副功率开关管BQ2的源极相连形成并联功率开关管电路(3)的输出端。

3.如权利要求2所述的PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，其特征在于：所述的高端采样电路(1)包括第一采样电阻Rsamp、第一运算放大器U1、第二采样电阻R1、第三采样电阻R2、第四采样电阻R3和第五采样电阻Rf；

所述的第一采样电阻Rsamp一端与第二采样电阻R1一端连接，第一采样电阻Rsamp另一端与第三采样电阻R2一端相连，第一采样电阻Rsamp一端与并联功率开关管电路(3)的输出端连接，第一采样电阻Rsamp另一端与输出负载Rload一端连接，输出负载Rload另一端接地；第二采样电阻R1的另一端与第一运算放大器U1反向输入端短接并与第五采样电阻Rf的一端相连，第五采样电阻Rf的另一端与第一运算放大器U1的输出端相连，第三采样电阻R2的另一端与第一运算放大器U1的同向输入端短接并与第四采样电阻R3的一端相连，第四采样电阻R3的另一端接入数字电源地SGND，第一运算放大器U1的电压输入端与VCC相连，第一运算放大器的接地端与数字电源地SGND相连，第一运算放大器U1的输出端与微处理器D1电流采样端口Vs相连。

4.如权利要求3所述的PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，其特征在于：所述的输入控制器与微处理器驱动电路(2)包括输入控制器C1，微处理器D1、电流采样端口Vs、驱动输出端口GA1、驱动输出端口GA2、第一驱动电阻R4、第二驱动电阻R5、第三驱动电阻R6、第一驱动三极管BC1、第二驱动三极管BC2、第三驱动三极管BC3、第四驱动三极管BC4,第四驱动电阻R7、第五驱动电阻R8、第六驱动电阻R9、第五驱动三极管BC5、第六驱动三极管BC6、第七驱动三极管BC7和第八驱动三极管BC8；

所述的输入控制器C1输出总线端口Cc与微处理器D1的输入总线端口Dc相连，微控制器驱动输出接口GA1与第一驱动三极管BC1的基极相连，第一驱动三极管BC1的集电极与第三驱动电阻R6一端及第二驱动三极管BC2的基极短接并与第一驱动电阻R4一端相连，第一驱动三极管BC1的发射极与第三驱动电阻R6的另一端及第二驱动三极管BC2的发射极短接并连接到数字电源地SGND，第一驱动电阻R4的另一端与第二驱动电阻R5的一端及第三驱动三极管BC3的集电极短接并连接到电源V15，第二驱动电阻R5的另一端与第二驱动三极管BC2的集电极及第三驱动三极管BC3的基极短接并与第四驱动三极管BC4的基极相连，第三驱动三极管BC3的发射极与第四驱动三极管BC4的发射极短接并与第一主功率开关管BQ1的栅极相连，第四驱动三极管BC4的集电极与并联功率开关管电路(3)的输出端相连，微控制器驱动输出接口GA2与第五驱动三极管BC5的基极相连，第五驱动三极管BC5的集电极与第六驱动电阻R9一端及第六驱动三极管BC6的基极短接并与第四驱动电阻R7一端相连，第五驱动三极管BC5的发射极与第六驱动电阻R9的另一端及第六驱动三极管BC6的发射极短接并连接到数字电源地SGND，第四驱动电阻R7的另一端与第五驱动电阻R8的一端及第七驱动三极管BC7的集电极短接并连接到电源V15，第五驱动电阻R8的另一端与第六驱动三极管BC6的集电极及第七驱动三极管BC7的基极短接并与第八驱动三极管BC8的基极相连，第七驱动三极管BC7的发射极与第八驱动三极管BC8的发射极短接并与第二副功率开关管BQ2的栅极相连，第八驱动三极管BC8的集电极与并联功率开关管电路(3)的输出端相连。

5.如权利要求4所述的PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，其特征在于：所述的第一驱动三极管BC1、第二驱动三极管BC2、第三驱动三极管BC3、第五驱动三极管BC5、第六驱动三极管BC6和第七驱动三极管BC7均为NPN型三极管；所述的第四驱动三极管BC4和第八驱动三极管BC8均为PNP型三极管。

6.如权利要求4所述的PWM软开关阻抗调节并联均流固体功率控制器，其特征在于：所述的电压转换电路(4)包括第一电压转换电阻TR1、第一转换电压三极管TBC1、第一电压转换电容TC1、第一稳压二极管ZD1、数字电源和数字电源地SGND；

所述的数字电源与第一电压转换电阻TR1的一端短接并与第一转换电压三极管TBC1的集电极相连，第一转换电阻TR1的另一端与第一转换电压三极管TBC1的基极短接并与第一稳压二极管ZD1阴极相连，第一稳压二极管ZD1的阳极与第一电压转换电容TC1的一端短接并连接到数字电源地SGND,第一电压转换电容TC1的另一端与第一转换电压三极管TBC1的发射极短接并与运放供电VCC相连。

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