CN205304586U - 基于差分采样的自动均流电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于差分采样的自动均流电路，其包括依次连接在一起的总电流控制传输模块、总电流回路补偿模块、总电流误差放大器、总电流检测模块和走线电阻；总电流控制传输模块和总电流检测模块之间至少并联有两个功率单元，功率单元包括第一误差放大器A1、NMOS驱动模块、与NMOS驱动模块并联的均流补偿模块、功率NMOS管和均流检测模块；第一误差放大器A1分别与总电流控制传输模块、NMOS驱动模块和均流检测模块连接；均流检测模块分别与走线电阻和功率NMOS管连接，功率NMOS管与NMOS驱动模块连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子负载，具体涉及基于差分采样的自动均流电路。
背景技术
现行高端电子负载多为高精度电阻数字采用控制，这样的技术成本高不利于低端产品采用。对于大功率电子负载低压大电流，高压小电流可以应用于低端产品，但由于功率走线、PCB布板、信号流受干扰、器件容差等各种因素造成均流控制出现严重恶化，致使个别功率MOSFET严重发热损坏。
实用新型内容
针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的基于差分采样的自动均流电路解决了由于功率电流回路地线造成的单端采样不均的问题。
为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：
提供一种基于差分采样的自动均流电路，其包括依次连接在一起的总电流控制传输模块、总电流回路补偿模块、总电流误差放大器、总电流检测模块和走线电阻；总电流控制传输模块和总电流检测模块之间至少并联有两个功率单元，功率单元包括第一误差放大器A1、NMOS驱动模块、与NMOS驱动模块并联的均流补偿模块、功率NMOS管和均流检测模块；第一误差放大器A1分别与总电流控制传输模块、NMOS驱动模块和均流检测模块连接；均流检测模块分别与走线电阻和功率NMOS管连接，功率NMOS管与NMOS驱动模块连接。
本实用新型的有益效果为：单个功率单元既能实现功率输出又能实现自动均流，均流检测模块能够实现差分采样；均流检测模块可以有效克服现有技术中的主动均流技术所带来的器件容差造成的均分不平使控制环路振荡、差分采样可以更好地克服大电流造成的走线电势，最终使各个功率单元的均流误差只由均流检测模块决定。
附图说明
图1为基于差分采样的自动均流电路的原理框图。
图2为功率单元的电路图。
图3为依次连接在一起的总电流控制传输模块、总电流回路补偿模块、总电流误差放大器、总电流检测模块和走线电阻的总的电路图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，该基于差分采样的自动均流电路包括依次连接在一起的总电流控制传输模块、总电流回路补偿模块、总电流误差放大器(第五误差放大器A5)、总电流检测模块和走线电阻；总电流控制传输模块和总电流检测模块之间至少并联有两个功率单元，功率单元包括第一误差放大器A1、NMOS驱动模块、与NMOS驱动模块并联的均流补偿模块、功率NMOS管和均流检测模块；第一误差放大器A1分别与总电流控制传输模块、NMOS驱动模块和均流检测模块连接；均流检测模块分别与走线电阻和功率NMOS管连接，功率NMOS管与NMOS驱动模块连接。
本实用新型的工作原理为：总电流控制传输模块控制输出均流控制电压到各个功率单元，各功率单元通过均流检测模块两端电压间接采样各个功率NMOS管流过的电流，第一误差放大器A1通过将均流检测模块两端电压输入均流控制电压做比较得到误差信号，第一误差放大器A1将误差信号放大去控制驱动功率NMOS管导通，在负反馈下，均流控制电压偏高，第一误差放大器A1驱动会上升使功率NMOS管导通强烈，反之使功率NMOS管导通降低，通过均流补偿模块使均流回路稳定最终实现均流控制电压等于均流检测模块两端电压，即实现系统各个功率单元的自动均流。
使用时，优选第一误差放大器A1为均流误差放大器。
如图2所示该均流检测模块包括第一电阻R1，第一电阻R1两端分别与连接有第二电阻R2和第四电阻R4；第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3和第二误差放大器A2的同相输出端连接，第四电阻R4的另一端分别与第五电阻R5和第二误差放大器A2的反相输入端连接；第五电阻R5的另一端与第二误差放大器A2的输出端连接。
在本实用新型的一个实施例中，均流补偿模块包括与第二误差放大器A2输出端连接的第六电阻R6，第六电阻R6的另一端分别与第一误差放大器A1的反相输入端和第一电路连接，第一电路由第一电容C1和第七电阻R7串联后的电路与第二电容C2并联而成。
总电流控制传输模块控制输出均流控制电压Vcrl到各个功率单元，各功率单元通过第一电阻R1两端电压间接采样各个功率NMOS管流过的电流，第一误差放大器A1通过将第一电阻R1电压同输入均流控制电压Vcrl做比较得到误差信号，第一误差放大器A1将误差信号放大去控制驱动功率NMOS管导通，在负反馈下Vcrl偏高，第一误差放大器A1驱动会上升使功率NMOS管导通强烈，反之使功率NMOS管导通降低，通过均流补偿模块使均流回路稳定最终实现Vcrl几乎等于第一电阻R1两端电压即实现系统各个功率单元的自动均流。
使用时，其中的第一电阻R1选用2Ω的采样电阻，选取的主要原因是，理论上均流度随着采样电阻值增大均流度越好，从实际考虑均流电流最大为1安培，实际电阻器的功率等级一般的5瓦，以及电阻器使用降额50%使用等因素考虑所以选用2Ω采样电阻。
由于PCB走线以及外围接线造成走线地回路电阻如上图所示“走线电阻”。假设走线电阻值为1mΩ这样在最大电流情况下200A时，最靠近总采样电阻750uΩ的走线将造成0.2V的压降。所以在最远端在最大电流情况下地线电阻造成的走线压降将是20V，这是无法接受的电压。差分采样电路直接采样2Ω电阻两端电压相比于单端采样，有效消除了地线的影响。
如图3所示，总电流检测模块包括第三误差放大器A3和第四误差放大器A4，第三误差放大器A3的输出端分别与第十四电阻R14和第十二电阻R12连接；第三误差放大器A3的反相输入端分别与第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十电阻R10。
第三误差放大器A3的同相输出端分别与第八电阻R8和第九电阻R9连接；第四误差放大器A4的输出端与第十一电阻R11连接，第四误差放大器A4的同相输出端与第八电阻R8连接；第四误差放大器A4的反相输入端分别与第十三电阻R13、第十一电阻R11和第十二电阻R12连接。
其中，总电流回路补偿模块包括第十七电阻R17与第四电容C4串联而成的电路与第三电容C3并联形成第二电路；第四电容C4和第三电容C3分别与第十五电阻R15、第十六电阻R16和第五误差放大器A5的反相输入端连接，第三电容C3和第十七电阻R17均与第一二极管D1和第五误差放大器A5的输出端连接。
电流控制传输模块包括第六误差放大器A6和第七误差放大器A7；第六误差放大器A6的正相输出端分别与第十八电阻R18和第一二极管D1连接，第六误差放大器A6的输出端与第十九电阻R19连接，第六误差放大器A6的反相输入端分别与第十九电阻R19和第二十一电阻R21连接；第七误差放大器A7的输出端与第二十电阻R20连接，第七误差放大器A7的反相输入端分别与第二十一电阻R21和第二十电阻R20连接。
总电流控制传输模块和总电流检测模块之间至多并联有200个功率单元。
下面结合基于差分采样的自动均流电路的具体电路图对其其工作过程进行说明：
总电流检测模块通过第八电阻R8两端电压间接检测自动均流电路的总电流，通过和第三误差放大器A3和第四误差放大器A4组成的仪器放大器放大一定比例给第五误差放大器A5给定基准Iref做比较产生误差电压，误差电压通过正向放大得到输出去驱动第一二极管D1阴极使样机电位变化得到控制电压，控制电压被第六误差放大器A6和第七误差放大器A7组成的仪器放大输入级放大得到Vcrl再传输到各个功率单元控制功率NMOS管的导通状态，通过总电流回路补偿模块的第三电容C3、第四电容C4和第十七电阻R17补偿网络是总电流控制回路稳定，在稳定的回路中最终得到给定电流基准Iref几乎等于检测电阻两端压差的比例放大值，进而得到所需要的电流值。
Claims (8)
1.基于差分采样的自动均流电路，其特征在于：包括依次连接在一起的总电流控制传输模块、总电流回路补偿模块、总电流误差放大器、总电流检测模块和走线电阻；所述总电流控制传输模块和所述总电流检测模块之间至少并联有两个功率单元，所述功率单元包括第一误差放大器A1、NMOS驱动模块、与NMOS驱动模块并联的均流补偿模块、功率NMOS管和均流检测模块；所述第一误差放大器A1分别与总电流控制传输模块、NMOS驱动模块和均流检测模块连接；所述均流检测模块分别与走线电阻和功率NMOS管连接，所述功率NMOS管与所述NMOS驱动模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于差分采样的自动均流电路，其特征在于：所述第一误差放大器A1为均流误差放大器。
3.根据权利要求1所述的基于差分采样的自动均流电路，其特征在于：所述均流检测模块包括第一电阻R1，所述第一电阻R1两端分别与连接有第二电阻R2和第四电阻R4；所述第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3和第二误差放大器A2的同相输出端连接，所述第四电阻R4的另一端分别与第五电阻R5和第二误差放大器A2的反相输入端连接；所述第五电阻R5的另一端与第二误差放大器A2的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的基于差分采样的自动均流电路，其特征在于：所述均流补偿模块包括与所述第二误差放大器A2输出端连接的第六电阻R6，第六电阻R6的另一端分别与第一误差放大器A1的反相输入端和第一电路连接，所述第一电路由第一电容C1和第七电阻R7串联后的电路与第二电容C2并联而成。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于差分采样的自动均流电路，其特征在于：所述总电流检测模块包括第三误差放大器A3和第四误差放大器A4，所述第三误差放大器A3的输出端分别与第十四电阻R14和第十二电阻R12连接；所述第三误差放大器A3的反相输入端分别与第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十电阻R10；
所述第三误差放大器A3的同相输出端分别与第八电阻R8和第九电阻R9连接；所述第四误差放大器A4的输出端与第十一电阻R11连接，所述第四误差放大器A4的同相输出端与第八电阻R8连接；所述第四误差放大器A4的反相输入端分别与第十三电阻R13、第十一电阻R11和第十二电阻R12连接。
6.根据权利要求5所述的基于差分采样的自动均流电路，其特征在于：所述总电流回路补偿模块包括第十七电阻R17与第四电容C4串联而成的电路与第三电容C3并联形成第二电路；所述第四电容C4和第三电容C3分别与第十五电阻R15、第十六电阻R16和第五误差放大器A5的反相输入端连接，所述第三电容C3和第十七电阻R17均与第一二极管D1和第五误差放大器A5的输出端连接。
7.根据权利要求6所述的基于差分采样的自动均流电路，其特征在于：所述电流控制传输模块包括第六误差放大器A6和第七误差放大器A7；所述第六误差放大器A6的正相输出端分别与第十八电阻R18和第一二极管D1连接，所述第六误差放大器A6的输出端与第十九电阻R19连接，所述第六误差放大器A6的反相输入端分别与第十九电阻R19和第二十一电阻R21连接；所述第七误差放大器A7的输出端与第二十电阻R20连接，所述第七误差放大器A7的反相输入端分别与第二十一电阻R21和第二十电阻R20连接。
8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的基于差分采样的自动均流电路，其特征在于：所述总电流控制传输模块和所述总电流检测模块之间至多并联有200个功率单元。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108092492A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-05-29 | 深圳市埃塔测控技术有限公司 | 一种自均衡功率模组及其控制方法 |
| CN112649672A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-13 | 北京大华无线电仪器有限责任公司 | 一种多模块并联电子负载 |
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