CN207117477U - 一种输出电流比例可调的开关电源并联系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种输出电流比例可调的开关电源并联系统，包括开关电源A和B、电流采样单元A和B、中央控制单元、按键模块以及数模转换模块，开关电源A、开关电源B的输出端分别经电流采样单元A、电流采样单元B连接负载；电流采样单元将采集到的开关电源的电流信号输出至中央控制单元，按键模块用于设定开关电源的输出电流比并传送至中央控制单元，中央控制单元输出电流调节指令至数模转换模块，数模转换模块将电流调节指令数模转换，通过调节开关电源B的输出电压来调节其输出电流以达到设定的输出电流比。本实用新型工作稳定且方便操作，输出电流比例可灵活调节，输出效率高、误差小，能够起到很好的备用电源功效。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源并联技术领域，具体涉及一种输出电流比例可调的开关电源并联系统。
背景技术
开关电源是利用现代电力电子技术，通过控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，在工业、通信、医疗、数码等领域都有着极为广泛的应用。电源系统则是为了满足现代工业生产、通讯等行业对电源质量的高要求，设计出来的高可靠性、高稳定性和高效率的低压供电系统。
对于针对个体用户的产品而言，单个的开关电源已经能够满足需要，即使出现故障，所造成的损失并不会太大。而对于非个人用户，如工业生产、基站通讯设备等，单独的开关电源会使整个系统的可靠性下降。由于这些设备通常需要连续工作，一旦电源部分出问题了，所造成的损失是不可估量的。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供了一种输出电流比例可调的开关电源并联系统，既能够保证系统的稳定性，又能够灵活调节输出电流比例，输出效率高、误差小，能够起到很好的备用电源功效。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种输出电流比例可调的开关电源并联系统，包括开关电源A、开关电源B、电流采样单元A、电流采样单元B、中央控制单元、按键模块以及数模转换模块，所述开关电源A、开关电源B的输出端分别经所述电流采样单元A、电流采样单元B与负载相连；所述中央控制单元输入端分别连接按键模块、电流采样单元A以及电流采样单元B的输出端，其输出端分别连接电源模块A、电源模块B以及数模转换模块的输入端，所述数模转换模块的输出端连接开关电源B。
作为本实用新型的进一步改进：
还包括放大电路A和放大电路B，所述放大电路A的输入端连接电流采样单元A的输出端，其输出端连接中央控制单元；所述放大电路B的输入端连接电流采样单元B的输出端，其输出端连接中央控制单元。
所述开关电源A包括芯片LM2596，芯片LM2596的输入端连接电源，其开关端经转换开关CS、电阻R1接地，其输出端经电感L1、采样电阻R2连接负载；电容C1一端连接电源，其另一端接地；稳压二极管U2的阴极连接芯片的输出端，阳极接地；电容C2的一端连接电感L1与采样电阻R2之间的节点，其另一端接地，电容C3、C4、C5并联于电容C2两端；电容C6一端连接采样电阻R2与负载之间的节点，其另一端接地，电容C7并联与电容C6两端；电位器R3一端连接采样电阻R2与负载之间的节点，其另一端经电阻R4、R5接地；电容C8一端连接采样电阻R2与负载之间的节点，其另一端连接电阻R4与R5之间的节点；芯片LM2596的反馈端连接电阻R4与R5之间的节点。
所述开关电源B包括芯片LM2596，芯片LM2596的输入端连接电源，其开关端经转换开关CS、电阻R6接地，其输出端经电感L2、采样电阻连接负载；所述采样电阻由电阻R7、R8并联组成；电容C19一端连接电源，其另一端接地；稳压二极管U7的阴极连接芯片的输出端，阳极接地；电容C20的一端连接电感L2与采样电阻之间的节点，其另一端接地，电容C21、C22、C23并联于电容C20两端；电位器R9一端连接采样电阻与负载之间的节点，其另一端经电阻R10、R11接地；电容C24一端连接采样电阻与负载之间的节点，其另一端经电阻R12连接数模转换模块的输出端；芯片LM2596的反馈端分别连接电阻R10与R11之间的节点、电容C24与电阻R12之间的节点。
该系统还包括与中央控制单元相连的显示电路。
所述中央控制单元采用ATmega16A为主控芯片。
所述数模转换模块采用DACTLC5615。
所述显示电路采用LCM12864。
所述放大电路A和放大电路B均选用AD620放大器。
由以上技术方案可知，本实用新型提供了一种输出电流比例可调的开关电源并联系统，中央控制单元接收开关电源A和B的采样电流和设定的输出电流比，通过数模转换模块，调节开关电源B的输出电流，达到设定的电流比，实现了对输出电流比的灵活调节，使开关电源B起到了很好的备用电源功效；还设有按键模块和显示电路，可以实现人机交互，方便操作和控制；中央控制单元检测开关电源A和B的电流，并通过开关使能端控制开关电源的工作与停止，起到了很好的故障保护功能，增强了系统的稳定性。
附图说明
图1是输出电流比例可调的开关电源并联系统框图。
图2是开关电源A的原理图。
图3是开关电源B的原理图。
图4是电源分流原理电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
如图1所示，本实用新型提供了一种输出电流比例可调的开关电源并联系统，包括开关电源A、开关电源B、电流采样单元A、电流采样单元B、中央控制单元、按键模块以及数模转换模块，所述开关电源A、开关电源B的输出端分别经所述电流采样单元A、电流采样单元B与负载相连；所述中央控制单元输入端分别连接按键模块、电流采样单元A以及电流采样单元B的输出端，其输出端分别连接电源模块A、电源模块B以及数模转换模块的输入端，所述数模转换模块的输出端连接开关电源B。
开关电源A如图2所示，采用LM2596开关稳压芯片，输入电压DC24V，电压配置电阻分别为1K和5.48K，配置电阻R5为1K，由于元器件有误差，且没有5.48K标称的电阻，所以选择一个5.1K的固定阻值电阻R4和一个1K的电位器R3串联代替，通过调节电位器，使得实际输出电压为8V。
开关电源B为输出电压可调的电源模块，如图3所示，也采用LM2596开关稳压芯片。输出要求在7.5V到9V可调节，所以电阻的选择为R11为1K，R10为5.6K，R9为1K电位器，并且数模转换模块DAC调压输出串接10K电阻R12后接到LM2596的反馈端，通过调节芯片本身的反馈电压达到输出电压的可调节。DAC调压使用一片10位A/D芯片TLC5615，其基准电压为2.5V，输出电压范围可在0—5V之间变化。此时开关电源B的输出电压计算为：
(Vdac-1.23)/R12+(Vb-1.23)/(R9+R10)＝1.23/R11
带入电阻数值，设R9调节到900Ω，则有：
Vb＝10-0.65*Vdac (1)
理论上开关电源B的输出范围为6.75V－10V，可以满足设计需要。
作为进一步改进，该系统还包括均选用AD620放大器的放大电路A和放大电路B，放大电路A将电流采样单元A采集的电流放大后输出至中央控制单元，放大电路B将电流采样单元B采集的电流放大后输出至中央控制单元,提高采样精确度。作为一种优选方案，电流采样单元通过采集采样电阻两端的电压差，计算得到采样电流。由于中央控制单元选用ATmega16A，其自带的10位A/D采集功能，电压采集直接由单片机完成，精度可以达到mV级，节省独立的A/D芯片，也增加了系统的稳定性。开关电源A和开关电源B的的电流采样单元采集到的电压分别通过各自的放大电路进行差分放大一定倍数后输送至中央控制单元。
作为进一步改进，该系统还包括与中央控制单元相连的显示电路。显示电路可以用一片带字库的LCM12864作为显示器件，再配置适当的驱动电路，用单片机控制LCD显示系统的运行状态和用户设定的输出电流比例。
为了进一步保证系统的稳定性，中央控制单元还设有电流检测程序，当负载阻值过小或者输出短路，检测到的系统电流大于4.5A或单路电流超过3A时，系统会通过使能控制端关闭开关电源并通过显示电路显示警告信息。还设置有为各芯片提供工作电压的内部电源处理模块，分别将外部输入的24V电压进行稳压处理为各个芯片提供稳定的工作电压。
电流分配原理为：如图4所示，当两个开关电源都有电流输出时，负载电阻Rx两端电压为8V(假设不是8V，当高于8V时开关电源A将不工作，低于8V时开关电源又会将电压钳制到8V，因为是恒压源所以负载后电压不会下降)，电路总电流为I＝8/Rx，电流比例调至1：1情况时，A、B开关电源输出电流均为4/Rx。这样只要将开关电源B的输出电压调至Vb＝8+4R1/Rx即可。由此推广到任意比例的情况为：
假设比例系数为n＝IB/IA，则只需要把开关电源B输出电压调至
Vb＝8+8/Rx*(n/n+1)*R1 (2)
便可得到电流比。
本实用新型的具体工作过程为：
当通过按键模块设定开关电源A、B的输出电流比n＝IB/IA时，中央控制单元检测当前的采样电流IA、IB，根据公式(2)计算出开关电源B在满足设定的输出电流比n时的输出电压Vb，根据公式(1)，计算出数模转换模块需要输出的反馈电压Vdac，向数模转换模块输出电流调节指令，数模转换模块将电流调节指令数模转换，输出反馈电压Vdac至开关电源B，调节开关电源B的输出电压为Vb，使开关电源A、B的输出电流比达到设定比例n＝IB/IA，从而实现开关电源A和开关电源B的输出电流比可灵活调节。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种输出电流比例可调的开关电源并联系统，其特征在于：包括开关电源A、开关电源B、电流采样单元A、电流采样单元B、中央控制单元、按键模块以及数模转换模块，所述开关电源A、开关电源B的输出端分别经所述电流采样单元A、电流采样单元B与负载相连；所述中央控制单元输入端分别连接按键模块、电流采样单元A以及电流采样单元B的输出端，其输出端分别连接电源模块A、电源模块B以及数模转换模块的输入端，所述数模转换模块的输出端连接开关电源B。
2.根据权利要求1所述的输出电流比例可调的开关电源并联系统，其特征在于：还包括放大电路A和放大电路B，所述放大电路A的输入端连接电流采样单元A的输出端，其输出端连接中央控制单元；所述放大电路B的输入端连接电流采样单元B的输出端，其输出端连接中央控制单元。
3.根据权利要求1所述的输出电流比例可调的开关电源并联系统，其特征在于：所述开关电源A包括芯片LM2596，芯片LM2596的输入端连接电源，其开关端经转换开关CS、电阻R1接地，其输出端经电感L1、采样电阻R2连接负载；电容C1一端连接电源，其另一端接地；稳压二极管U2的阴极连接芯片LM2596的输出端，阳极接地；电容C2的一端连接电感L1与采样电阻R2之间的节点，其另一端接地，电容C3、C4、C5并联于电容C2两端；电容C6一端连接采样电阻R2与负载之间的节点，其另一端接地，电容C7并联于电容C6两端；电位器R3一端连接采样电阻R2与负载之间的节点，其另一端经电阻R4、R5接地；电容C8一端连接采样电阻R2与负载之间的节点，其另一端连接电阻R4与R5之间的节点；芯片LM2596的反馈端连接电阻R4与R5之间的节点。
4.根据权利要求1所述的输出电流比例可调的开关电源并联系统，其特征在于：所述开关电源B包括芯片LM2596，芯片LM2596的输入端连接电源，其开关端经转换开关CS、电阻R6接地，其输出端经电感L2、采样电阻连接负载；所述采样电阻由电阻R7、R8并联组成；电容C19一端连接电源，其另一端接地；稳压二极管U7的阴极连接芯片的输出端，阳极接地；电容C20的一端连接电感L2与采样电阻之间的节点，其另一端接地，电容C21、C22、C23并联于电容C20两端；电位器R9一端连接采样电阻与负载之间的节点，其另一端经电阻R10、R11接地；电容C24一端连接采样电阻与负载之间的节点，其另一端经电阻R12连接数模转换模块的输出端；芯片LM2596的反馈端分别连接电阻R10与R11之间的节点、电容C24与电阻R12之间的节点。
5.根据权利要求1所述的输出电流比例可调的开关电源并联系统，其特征在于：还包括与中央控制单元相连的显示电路。
6.根据权利要求1所述的输出电流比例可调的开关电源并联系统，其特征在于：所述中央控制单元采用ATmega16A为主控芯片。
7.根据权利要求1所述的输出电流比例可调的开关电源并联系统，其特征在于：所述数模转换模块采用DACTLC5615。
8.根据权利要求5所述的输出电流比例可调的开关电源并联系统，其特征在于：所述显示电路采用LCM12864。
9.根据权利要求2所述的输出电流比例可调的开关电源并联系统，其特征在于：所述放大电路A和放大电路B均选用AD620放大器。
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|---|---|---|---|---|
| CN111800009A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-10-20 | 北京中科宇航技术有限公司 | 一种均流电路及其调节电流的方法 |
| CN115793770A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-03-14 | 杭州长川科技股份有限公司 | 扩流装置、电源板卡及自动化测试设备 |
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