CN202798460U - 一种用于电压变换器的并联均流线路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种用于电压变换器的并联均流线路，该均流线路包含输出电压采样线路，用于输出电压闭环控制的参考电压元件，跨接在电压变换器输出回路负端阻抗上的反映负载电流的电压信号检测、滤波线路，与输出采样线路、参考电压、和反映负载电流的电压信号相耦合的供调节输出电压的负反馈误差放大器。本实用新型使多个电源的输出可以直接并联使用，而不需要外加均流线路，拓宽了电源的应用范围。与现有技术相比，该线路简单且成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源领域，特别是涉及一种电压变换器的并联均流线路。
背景技术
开关电源是现代电子系统中比不可少的关键部件。开关电源的作用是把输入电压变换成为符合负载要求的输出电压。开关电源一般具备输出电压的设定和调整功能。当输入电压或负载发生变化时，开关电源的输出电压由其内部的控制器通过反馈、前馈等手段对输出电压进行控制，保证输出电压始终在负载要求的范围内。
当负载需要的功率超出一个给定的开关电源所能提供的功率时，多个开关电源的并联运行成为一种需要。另一种对并联运行的要求是实现系统电源的冗余，使得在部分开关电源出现故障时，系统仍能正常工作。
实现多个电压变换器并联运行时的均流一般有两种方案。第一种方案是增加一个并联电压变换器间公用的均流母线，每个模块在接受到该母线信号后通过各自内置的均流调节器将输出电流调节到更接近母线信号所代表的电流幅度。第二种方案是在电压变换器设计时使其输出电压随着负载电流的升高而自动下降，无须电压变换器之间的通信，实现自动均流。第一种方案比较复杂，要求的空间大，成本较高。第二种方案是检测负载电流，然后将反映负载电流的检测信号与基准电压或输出电压的反馈信号综合，从而达到随负载变化改变输出电压的目的。在第二种方案中，负载电流（直流电流）的检测方案一般有三种：在输出回路串联霍尔电流传感器；在输出回路串联电流检测电阻；或直接利用电压变换器输出电感上的电压信号。第一种方法成本高，需要的空间大；第二种方法在输出电流较大的电压变换器中造成过大的损耗；第三种方法需要采用差分放大器把位于电压变换器输出正端回路的输出电感上的电压变换成为以输出负端为参考点的信号，对差分放大器的性能要求较高。
图1所示为采用上述第三种负载电流检测的方法，即利用回路阻抗实现均流的电压变换器。输出电压经过由阻抗Z5和Z6构成的电压采样线路分压后连接到误差放大器EA的一个输入端；误差放大器EA的另一个输入端通过阻抗Z1a与一个参考电压源V_ref耦合，同时通过阻抗Z1b与经过差分放大器AMP放大后的负载电流信号相耦合。反映负载电流幅度的差分放大器AMP的输出信号随负载电流的上升而下降，减小输出电压的设定值。误差放大器的输出电压 V_adj通过后续线路控制电压变换器中功率开关器件的开通时间和关断时间的比例或开关频率，实现对输出电压的调节。本实用新型提出的是一种将电压变换器输出滤波电感置于输出负端回路中，直接利用其上电压信号实现电压变换器并联运行时均流的一种线路。
发明内容
本实用新型提供一种易实现、成本低的电压变换器的并联均流线路。
本实用新型通过下述线路来实现上述目的：一种用于电压变换器的并联均流线路，该均流线路包含输出电压采样线路，用于输出电压闭环控制的参考电压元件，跨接在电压变换器输出负端回路阻抗上的电压检测线路，与输出采样线路、参考电压元件、和电压检测线路相耦合的供调节输出电压的负反馈误差放大器。
优选地，上述用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，电压变换器输出负端回路阻抗由置于电压变换器负端回路的用于输出滤波的第一电感的阻抗及输出负端回路的线路阻抗构成。
优选地，上述用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，跨接在电压变换器输出负端回路阻抗上的电压检测线路由一个第一阻抗和一个第二阻抗串联构成。
优选地，上述用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，跨接在电压变换器输出负端回路阻抗上的电压检测线路经一个第三阻抗与误差放大器的第一输入端相耦合。
优选地，上述用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，参考电压元件经一个第四阻抗与误差放大器的第一输入端相耦合。
优选地，上述用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，参考电压元件经一个第五阻抗与输出电压采样线路相耦合。
优选地，上述用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，输出电压采样线路和误差放大器的第二输入端相耦合。
优选地，上述用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，误差放大器的接地端连接到位于所述第一电感的电流流出端。
附图说明
图1：传统利用输出滤波电感压降的并联均流传统线路示意图。
图2：置输出滤波电感于负端回路的并联均流线路示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型较佳的一个实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。
本实用新型提供一种易实现、成本低的电压变换器并联均流运行的线路。图2中的实施线路包含与电压变换器输出正、负端耦合的输出分压线路10，供输出电压调节用的参考电压源20, 为实现并联均流的负载电流检测线路30，输出电压误差调节放大器40，和包含功率开关器件的电压变换器功率线路50。
输出分压线路10 由阻抗Z6和Z7 串联构成。Z6和Z7的直流分压比相对于参考电压的电压值决定输出电压的设定点。Z6和Z7的交流阻抗的设计决定于闭环控制环路的稳定性设计，不属于本实用新型讨论的范畴。经Z6和Z7分压后的信号V_sen耦合到误差放大器EA的负输入端。
误差放大器EA的正输入端经阻抗Z3与电压检测线路30耦合，经阻抗Z4与参考电压20耦合。误差放大器正输入端的电位V_ea+与上述分压线路的输出信号V_sen相比较。误差调节器的增益是很大的，因此可以认为V_ea+ = V_sen。当负载电流上升时，其在电感L_out的等效电阻R_L上的直流电压降也随之上升，极性如图2 所示。该直流电压经过由Z1和Z2 构成的滤波环节生成与负载电流成正比的V_isen信号。V_isen的信号相对于输出地为负极性。当V_isen的负值增大时，通过Z3 使V_ea+下降，因而闭环控制使V_sen 也变低，对应的输出电压就下降，达到了在负载电流上升时输出电压下降，从而实现并联均流的目的。
由于R_L上的信号往往比较小，在实际设计中可能不足以提供需要的输出电压相对于负载电流的变化幅度。Z5阻抗的作用是加强输出电压随负载电流上升而下降。在上述的V_sen随负载增加而下降时，Z5上的由参考电压源流入Z5的电流将增加。对于一定的V_sen，Z5中电流的增加将使由输出端流入Z6的电流减少，因而输出电压进一步下降。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施线路，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施线路做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (8)
1.一种用于电压变换器的并联均流线路，该均流线路包含输出电压采样线路，用于输出电压闭环控制的参考电压元件，跨接在电压变换器输出负端回路阻抗上的电压检测线路，与输出采样线路、参考电压元件、和电压检测线路相耦合的供调节输出电压的负反馈误差放大器。
2.如权利要求1所述的用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，电压变换器输出负端回路阻抗由置于电压变换器负端回路的用于输出滤波的第一电感的阻抗及输出负端回路的线路阻抗构成。
3.如权利要求1所述的用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，跨接在电压变换器输出负端回路阻抗上的电压检测线路由一个第一阻抗和一个第二阻抗串联构成。
4.如权利要求1所述的用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，跨接在电压变换器输出负端回路阻抗上的电压检测线路经一个第三阻抗与误差放大器的第一输入端相耦合。
5.如权利要求1所述的用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，参考电压元件经一个第四阻抗与误差放大器的第一输入端相耦合。
6.如权利要求1所述的用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，参考电压元件经一个第五阻抗与输出电压采样线路相耦合。
7.如权利要求1所述的用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，输出电压采样线路和误差放大器的第二输入端相耦合。
8.如权利要求1所述的用于电压变换器的并联均流线路，其特征在于，误差放大器的接地端连接到位于第一电感的电流流出端。
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