CN201159861Y - 峰值电流型自均流稳压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源控制领域，特别涉及开关电源的均流及稳压电路。峰值电流型自均流稳压电路，包括一参考电压的稳压电路，输出电压检测电路、误差电压运算放大器，判断极性的二极管，锯齿波与基准电平的比较器。本实用新型通过将均流电路整合到电源稳压电路之中，这样使电源既有均流功能，又减少了元器件，节省成本，提高可靠性。

Description

峰值电流型自均流稳压电路

技术领域

本实用新型涉及电源控制领域，特别涉及开关电源的均流及稳压电路。

背景技术

电源并联运行是电源产品模块化，大容量化的一个有效方法，是电源技术的发展方向之一，是实现大功率电源系统的关键。这种模块化的构造方法，采用一定规格系列的模块式电源，按照一定的串联或并联方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。

电源并联运行具有下列优点：1、增大容量，实现大功率电源供电系统。2、通过N+1冗余实现容错功能，带电热插拔，便于在不影响系统正常工作的情况下，对电源系统进行维护，实现供电系统的不间断供电。3、提高系统工作稳定性，N越大，系统工作可靠性越高。4、方便系统配置，适合规模化、标准化生产，简化生产过程管理。

目前的电源均流技术有输出阻抗法(又称下垂法)、主从设置法、平均电流值自动均流法等，这些均流技术都需要独立的电路来实现，电源的稳压电路另有独立的电路实现。

实用新型内容

本实用新型的创新之处是在稳压电路中实现均流，没有明显的均流电路。为达到这一目的，本实用新型的技术方案如下：

峰值电流型自均流稳压电路，包括一参考电压的稳压电路，输出电压检测电路，误差电压运算放大器N1A，判断极性的二极管V3，锯齿波与电平的比较器，输出峰值电流检测电路，R8、R10、C3、C4组成误差电压运算放大器的补偿网络，R8和C3串联后与采样电阻R6并联，C4和R10串联后接误差电压运算放大器的负输入端与输出端，误差放大器N1A输出接二极管V3的阳极，二极管V3的阴极通过电阻R11接均流母线，判断极性二极管V3使误差放大器输出电压最高者成为统一的基准电压。

本实用新型通过将均流电路整合到电源稳压电路之中，这样使电源既有均流功能，又减少了元器件，节省成本，提高可靠性。

附图说明

附图是本实用新型峰值电流型自均流稳压电路原理框图。

具体实施方式

参照附图所示，此实用新型的功能电路包括一电流信号检测端、均流母线、输出电压采样、控制输出，另有供电电源和参考地。

参考电压稳压电路采用高精度可编程稳压源，如TL431，其电压可调范围为2.5-36V，选择不同的R2和R3，在2.5-36V电压范围内可任意调节。如选择TL431的REF为2.5V，若想设定最终的参考电压为5V，则(R2+R3/R3)*2.5＝5，即R2＝R3，可选R2＝R3＝10K电阻。TL431的AK之间有2mA的电流，即可获得稳定的REF，所以R4阻值大小由下式决定：

R4＝(VCC-5/2mA)k

产生的参考电压经R5，给运算放大器的正输入端。

输出电压检测电路由R6和R7分压获得，R6和R7的阻值有下式决定：(R7/R6+R7)*VOUT＝5，输出电压VOUT确定后，最终会得到R6与R7的比例关系，确定其中的一个，便确定了另一个电阻。

峰值电流型自均流稳压电路的关键是误差放大器N1，它的作用在于对参考电压与输出电压分压的差值进行比较放大，误差放大器的两个输入分别是参考电压和输出电压的分压，C4、C5、R10、C3和R8组成RC网络对误差放大器进行补偿，误差放大器N1输出电压的高抵反映了电源输出电压的高抵。误差放大器N1输出接二极管V3的阳极，二极管V3的阴极通过电阻R11接均流母线。如果均流母线上的电压高于误差放大器N1的输出电压，二极管V3将反向偏置，均流母线上的电压将与电源峰值电流锯齿波相比较，最终控制电源的输出电压；若均流母线上的电压低于误差放大器N1的输出电压，二极管V3将正向偏置，此输出电压将成此电源和其它参与均流电源的基准电压。此基准电压经分压和RC滤波后输入到比较器N2的反向输入端。

比较器N2的作用在于基准电压与电源峰值电流锯齿波相比较，产生脉冲宽度代表输出电压高低的方波。检测到的电源峰值电流信号经整流和RC滤波后加到比较器N2的同向端。R18是给比较器N2加的正反馈，R20是比较器N2输出高电平的上拉电阻。

为了使系统获得比较宽的带宽，本施实方案采用双极点-双零点补偿。这样的补偿可以对最后的闭环响应进行各种的调整。这种补偿方案首先要确定控制到输出特性的直流增益G_DC：

G_DC＝20log(A_DC)

A_DC＝(V_in/A_V′e)*(N_sec/N_pri)

其中：V_in为电源的输入电压

ΔV_c为三角波发生器的输出电压峰峰值。

N_sec为变压器副边匝数

N_pri为变压器原边匝数

接下来确定最大的闭环增益穿越频率(f_xe)，这个频率一般不超过电源开关频率的1/5，即

f_xo＜0.2f_sw，f_sw为开关电源的工作频率。

闭环增益穿越频率确定后，再确定使控制到输出特性增益曲线在穿越频率处提升到0dB所需要提供的增益量，可以用下式近似：

G_xo＝40log(f_xo/f_fp)-G_IN

然后确定补偿零点的位置f_ez1和f_ez2，如果把这两个零点放在一起，有

f_ez1＝f_ez2＝f_fp/2

把误差放大器的最低极点f_ep1放在ESR零点出现的最低频率处：

f_ep1＝f_Z(ESR)

把最高频率的补偿极点f_ep2放在稍微比增益穿越频率高一点的位置，如

f_ep2≥1.5f_xo

零点和极点位置确定后，以下计算各个器件的参数。首先计算两个补偿零点处的增益A1

G₁＝G₂+20log(f_ez2/f_ep1)

G₂＝G_xo＝40log(f_ep1/f_so)

最后确定补偿的电阻、电容：

C_o＝1/2πf_xoA₁R₇

R₁₀＝A₁R₇

C₃＝1/2πf_ez2R₇

A₂＝10^(1.2/20)

R₈＝R₁₀/A₂

C₄＝1/2πf_ep2R₈

用上述的方法设计极点和零点位置，最小相位裕度有45°，满足控制工程上的要求。

本实用新型以双零点-双极点为例，介绍了本实用新型的补偿方案，这不能认为是对本实用新型权利要求的限制。如果本领域的技术人员依据本实用新型作出了非实质性的改变或改进，都应该属于本实用新型权利要求保护的范围。

Claims (4)

1、峰值电流型自均流稳压电路，其特征在于：包括一参考电压的稳压电路，输出电压检测电路，误差电压运算放大器N1A，判断极性的二极管V3，锯齿波与电平的比较器，输出峰值电流检测电路，R8、R10、C3、C4组成误差电压运算放大器的补偿网络，R8和C3串联后与采样电阻R6并联，C4和R10串联后接误差电压运算放大器的负输入端与输出端，误差放大器N1A输出接二极管V3的阳极，二极管V3的阴极通过电阻R11接均流母线，判断极性二极管V3使误差放大器输出电压最高者成为统一的基准电压。

2、根据权利要求1所述的峰值电流型自均流稳压电路，其特征在于：所述电阻(R8)和电容(C3)是省去的。

3、根据权利要求1所述的峰值电流型自均流稳压电路，其特征在于：所述电阻(R10)和电容(C4)是省去的。

4、根据权利要求1所述的峰值电流型自均流稳压电路，其特征在于：所述电阻(R8、R10)和电容(C3、C4)是省去的。

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