CN203745937U - 一种多路电源任意电流分配装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多路电源任意电流分配装置，属于自动控制技术领域。该种多路电源任意电流分配装置，包括至少两个DC-DC模块、至少两个采样电路、至少一个过流保护电路、至少一个DA模块、至少一个控制电路、单片机、液晶显示模块和按键模块，DC-DC模块之间连接过流保护电路，过流保护电路另一端连接单片机，一个DC-DC模块连接一个采样电路，其余DC-DC模块的输出端顺序与控制电路、对应的采样电路连接，采样电路另一端与单片机的AD口相连，DA模块一端与单片机相连，另一端与控制电路连接，液晶显示模块、按键模块分别与单片机相连。该装置可以实现每个DC-DC模块的输出电流可任意比例设定，自动调节分配输出电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多路电源任意电流分配装置，属于自动控制技术领域。
背景技术
随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，开关电源向更大功率方向发展。研制各种各样的大功率、高性能的开关电源成为趋势。但受构成电源模块的半导体功率器件、磁性材料等自身性能的影响，单个大功率开关电源模块的最大输出功率时效率并不高。因此，大功率电源系统需要用若干台开关电源并联运行，以满足负载功率的要求。
随着现代工业的发展，能源的紧缺，对电源的容量，效率及各方面性能要求越来越高，受电力电子器件的限制，单电源供电不但可靠性不高，而且无法实现超大容量供电，采用多个电源并联运行来提供大功率输出是电源技术发展的一个方向，均流技术是实现大功率电源和冗余电源的关键技术。
目前，国内采用多电源供电的模块，只见有各模块均流分配的，还没有电流任意比例分配的供电模块。这也就对供电的电源有了很高的要求，必受限于功率不相等的困惑。但是如果每个模块的供电电流可任意比例设定，那么就可以根据供电电源模块的功率来设定该模块的最大供电电流，形成每个模块按照任意比例来对负载供电，使供电模块的效率达到最大。
“开关电源模块并联”的应用是由于一台直流稳定电源输出的电压、电流、功率不能满足要求，因此在实用中采用模块化的构造方法，用一定规格的模块式电源，按照并联的方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。开关电源结合恒压恒流的技术，能够提高电源输出功率，增强带负载的能力，更好地提高能源的利用率，实现了节能的目的。
采用多个电源模块并联运行是解决开关电源大功率输出问题的一个有效方法，但是输出电流的分配控制是并联运行的关键。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种多路电源任意电流分配装置。该装置可以实现了每个DC-DC模块的输出电流可任意比例设定，自动调节分配控制输出电流，本实用新型通过以下技术方案实现。
一种多路电源任意电流分配装置，包括至少两个DC-DC模块、至少两个采样电路、至少一个过流保护电路3、至少一个DA模块4、至少一个控制电路9、单片机5、液晶显示模块6和按键模块7，所述两两DC-DC模块之间连接有过流保护电路3，过流保护电路3另一端连接单片机5的I/O口，其中一个DC-DC模块的输出端对应连接一个采样电路，其余每一个DC-DC模块的输出端顺序与控制电路9、对应的采样电路连接，每一个采样电路另一端分别与单片机5的AD口相连，每一个DA模块4一端分别与单片机5的PWM口相连，另一端分别与控制电路9连接，液晶显示模块6、按键模块7分别与单片机5的I/O口相连。
所述DC-DC模块以PWM控制器为核心，具有降压功能、升压功能、或同时具备两种功能。
所述采样电路包含电压采样装置和电流采样装置。
所述控制电路9包括五个电阻R1、R2、R3、R4、R6、电位器R5、三极管Q1组成，控制电路9中：电阻R1与电阻R2串联后与DC/DC模块II8的输出端并联，DC/DC模块II8的开关电源芯片反馈端和电阻R3及两个电阻R1、R2的形成的串联结点相连，电阻R3与三极管Q1的集电极相连，三极管Q1的基极通过电阻R6与电源负极相连，三极管Q1的基极与串联后的电阻R4和电位器R5相连，电位器R5与DA模块4相连。
该单片机5采样由基准电压芯片LM1117提供3.3V的采样基准电压，当采样端口AD端输入3.3V时，液晶显示屏的电压显示的采样值为Uo；当AD端采集到实时电压时，液晶显示屏的电压显示的采样值为U1，那实际电压值为U2，即U2=（U1×3.3V）/Uo，通过此方法提高采样的精确度。
该多路电源任意电流分配装置的原理为：通过固定一路电源输出电压，单片机5微调其余电路电源输出电压的方法达到自动均流和任意比例分流自动调节的目的；具体为：根据液晶显示模块6提示，通过按键模块7设定输出电流比例；当单片机5采集各DC/DC模块的电流，当所采集的电流没有达到设定值时，将没有连接控制电路9的DC/DC模块的输出电压固定，单片机5通过调节DA输出的电压使三极管Q1的基极电流增大（或减小），从而使三极管Q1集电极电流增大（或减小），使反馈电压下降（或上升），当反馈电压低于（或高于）DC/DC模块的开关电源芯片反馈端的比较电压时，DC/DC模块的开关电源芯片调整PWM脉宽，使开关电源输出电压在要求的范围内上升（或下降），达到调整该路输出电流的目的。
该多路电源任意电流分配装置的使用步骤为：
第一步：给各DC/DC模通电，接上负载RL，给单片机5供电；
第二步：根据各DC/DC模块供电电源的功率比例及液晶显示模块6提示，通过按键模块7设定各DC/DC模块的输出电流比例；然后单片机5的内部AD端口通过采样电路的电流采样电路采样各DC/DC模块输出的电流信号，然后将这些电流信号的比值与设定的电流比值比较；
第三步：当电流没有达到设定值时，单片机5自动调节输出的PWM信号，该PWM信号经过DA模块后转换为DA信号，该DA信号通过电位器R5和电阻R4使三极管Q1的基极电流增大（或减小），从而使三极管Q1集电极电流增大（或减小），电阻R3上的电压上升（或下降），电阻R1上的电压上升（或下降），电阻R2上的电压下降（或上升），即使反馈电压下降（或上升），当反馈电压低于（或高于）DC/DC模块的开关电源芯片反馈端的比较电压时，DC/DC模块的开关电源芯片自动调整PWM脉宽，使开关电源输出电压在要求的范围内上升（或下降），达到调整该路输出电流的目的，还可以改变电位器R5的阻值，来控制对输出电流调节的精确度和灵敏性；
第四步：如果用电设备工作过程中产生事故，或者负载太大，造成电流过大，那么单片机5块通过采样电路获得的电流信号传输给单片机5，单片机5处理后将信号传递给过流保护电路3，过流保护电路3切断输入，并同时液晶显示模块7提示处于过流保护状态；
第五步：只要各DC/DC模块的最大工作功率不超过供电电源的功率，输出电流分配比例任意设定；
第六步：该系统不工作时，切断供电电源。
本实用新型的有益效果是：（1）该多路电源的并联工作实现了电流的任意比例分配，电源功率的扩大，电源的效率提高；（2）具有功耗小、体积小、重量轻、稳压范围宽等优点，且符合开关电源高频化、模块化和数字化的特点（3）同时还具有过流保护功能。
附图说明
图1是本实用新型工作示意图；
图2是本实用新型功能结构示意框图；
图3是本实用新型电流控制电路示意图；
图4是本实用新型DA电路示意图；
图中：1-DC-DC模块I，2-采样电路I，3-过流保护电路，4- DA模块，5-单片机，6-液晶显示模块，7-按键模块，8-DC-DC模块II，9-控制电路，10-采样电路II，R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8-定值电阻，R5-电位器，RL-负载，C1、C2-无极电容，Q1-三极管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1至4所示，该多路电源任意电流分配装置，包括DC-DC模块I1、采样电路I2、过流保护电路3、DA模块4、单片机5、液晶显示模块6、按键模块7、DC-DC模块II8、控制电路9和采样电路II10，所述DC-DC模块I1的输出端与采样电路I2连接，DC-DC模块II8的输出端顺序与控制电路9、采样电路II10连接，DC-DC模块I1和DC-DC模块II8之间连接过流保护电路3，过流保护电路3与单片机5的I/O口相连，DA模块4一端与单片机5的PWM口连接，另一端与控制电路9连接，采样电路I2、采样电路II10分别与单片机5的AD口相连，液晶显示模块6、按键模块7分别与单片机5的I/O口相连。
其中DC-DC模块以PWM控制器为核心，具有降压功能、升压功能、或同时具备两种功能；采样电路包含电压采样装置和电流采样装置；控制电路9包括五个电阻R1、R2、R3、R4、R6、电位器R5、三极管Q1组成，控制电路9中：电阻R1与电阻R2串联后与DC/DC模块II8的输出端并联，DC/DC模块II8的开关电源芯片反馈端和电阻R3及两个电阻R1、R2的形成的串联结点相连，电阻R3与三极管Q1的集电极相连，三极管Q1的基极通过电阻R6与电源负极相连，三极管Q1的基极与串联后的电阻R4和电位器R5相连，电位器R5与DA模块4相连。
实施例2
如图3至4所示，该多路电源任意电流分配装置，包括至少两个DC-DC模块、至少两个采样电路、至少一个过流保护电路3、至少一个DA模块4、至少一个控制电路9、单片机5、液晶显示模块6和按键模块7，所述两两DC-DC模块之间连接有过流保护电路3，过流保护电路3另一端连接单片机5的I/O口，其中一个DC-DC模块的输出端对应连接一个采样电路，其余每一个DC-DC模块的输出端顺序与控制电路9、对应的采样电路连接，每一个采样电路另一端分别与单片机5的AD口相连，每一个DA模块4一端分别与单片机5的PWM口相连，另一端分别与控制电路9连接，液晶显示模块6、按键模块7分别与单片机5的I/O口相连。
其中DC-DC模块以PWM控制器为核心，具有降压功能、升压功能、或同时具备两种功能；采样电路包含电压采样装置和电流采样装置；控制电路9包括五个电阻R1、R2、R3、R4、R6、电位器R5、三极管Q1组成，控制电路9中：电阻R1与电阻R2串联后与DC/DC模块II8的输出端并联，DC/DC模块II8的开关电源芯片反馈端和电阻R3及两个电阻R1、R2的形成的串联结点相连，电阻R3与三极管Q1的集电极相连，三极管Q1的基极通过电阻R6与电源负极相连，三极管Q1的基极与串联后的电阻R4和电位器R5相连，电位器R5与DA模块4相连。
实施例3
如图3至4所示，该多路电源任意电流分配装置，包括四个DC-DC模块、四个采样电路、三个过流保护电路3、三个DA模块4、三个控制电路9、单片机5、液晶显示模块6和按键模块7，所述两两DC-DC模块之间连接有过流保护电路3，过流保护电路3另一端连接单片机5的I/O口，其中一个DC-DC模块的输出端对应连接一个采样电路，其余每一个DC-DC模块的输出端顺序与控制电路9、对应的采样电路连接，每一个采样电路另一端分别与单片机5的AD口相连，每一个DA模块4一端分别与单片机5的PWM口相连，另一端分别与控制电路9连接，液晶显示模块6、按键模块7分别与单片机5的I/O口相连。
其中DC-DC模块以PWM控制器为核心，具有降压功能、升压功能、或同时具备两种功能；采样电路包含电压采样装置和电流采样装置；控制电路9包括五个电阻R1、R2、R3、R4、R6、电位器R5、三极管Q1组成，控制电路9中：电阻R1与电阻R2串联后与DC/DC模块II8的输出端并联，DC/DC模块II8的开关电源芯片反馈端和电阻R3及两个电阻R1、R2的形成的串联结点相连，电阻R3与三极管Q1的集电极相连，三极管Q1的基极通过电阻R6与电源负极相连，三极管Q1的基极与串联后的电阻R4和电位器R5相连，电位器R5与DA模块4相连。
Claims (4)
1.一种多路电源任意电流分配装置，其特征在于：包括至少两个DC-DC模块、至少两个采样电路、至少一个过流保护电路（3）、至少一个DA模块（4）、至少一个控制电路（9）、单片机（5）、液晶显示模块（6）和按键模块（7），所述两两DC-DC模块之间连接有过流保护电路（3），过流保护电路（3）另一端连接单片机（5）的I/O口，其中一个DC-DC模块的输出端对应连接一个采样电路，其余每一个DC-DC模块的输出端顺序与控制电路（9）、对应的采样电路连接，每一个采样电路另一端分别与单片机（5）的AD口相连，每一个DA模块（4）一端分别与单片机（5）的PWM口相连，另一端分别与控制电路（9）连接，液晶显示模块（6）、按键模块（7）分别与单片机（5）的I/O口相连。
2.根据权利要求1所述的多路电源任意电流分配装置，其特征在于：所述DC-DC模块以PWM控制器为核心。
3.根据权利要求1所述的多路电源任意电流分配装置，其特征在于：所述采样电路包含电压采样装置和电流采样装置。
4.根据权利要求1所述的多路电源任意电流分配装置，其特征在于：所述控制电路（9）包括五个电阻（R1、R2、R3、R4、R6）、电位器（R5）、三极管（Q1）组成，控制电路（9）中：电阻（R1）与电阻（R2）串联后与DC/DC模块II（8）的输出端并联，DC/DC模块II（8）的开关电源芯片反馈端和电阻（R3）及两个电阻（R1、R2）的形成的串联结点相连，电阻（R3）与三极管（Q1）的集电极相连，三极管（Q1）的基极通过电阻（R6）与电源负极相连，三极管（Q1）的基极与串联后的电阻（R4）和电位器（R5）相连，电位器（R5）与DA模块（4）相连。
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