CN207896874U - 可扩展的并联供电dc-dc电源装置 - Google Patents
可扩展的并联供电dc-dc电源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207896874U CN207896874U CN201820345143.XU CN201820345143U CN207896874U CN 207896874 U CN207896874 U CN 207896874U CN 201820345143 U CN201820345143 U CN 201820345143U CN 207896874 U CN207896874 U CN 207896874U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conversion modules
- modules
- power source
- source device
- parallel operation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本实用新型实施例公开了一种可扩展的并联供电DC‑DC电源装置,该装置通过多个第一DC‑DC转换模块并联输出第一直流电压,多个第二DC‑DC转换模块并联输出第二直流电压,并通过PWM相位控制模块接收所述多个第一DC‑DC转换模块输出的第一直流电压的第一反馈电压以及所述多个第二DC‑DC转换模块输出的第二直流电压的第二反馈电压,并对所述多个第一DC‑DC转换模块和多个第二DC‑DC转换模块进行PWM控制。本实用新型实施例实现对不同输出电压的多个DC‑DC电源模块的可扩展并联供电和均流控制,具有较好的功率适配性和灵活性,并且提高了电源装置的集成度,减小了电源装置的体积,降低了元器件成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及计算设备的电源供电技术,特别是涉及一种可扩展的并联供电DC-DC电源装置。
背景技术
DC-DC电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,有降压和升压两种,其特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其他数字或模拟负载进行供电。
实际使用中,对于大功率计算设备,往往单个的DC-DC电源模块无法满足功率和电流需求,因此通常采取多个独立的DC-DC电源模块并联供电的方式,这种并联供电的方式可以降低单个DC-DC电源模块中MOS管开关器件的电流应力和热应力,一定程度上提高了电源供电系统的稳定性和可靠性。但是,并联的DC-DC电源模块供电存在各电源模块之间均流控制和功率分配的问题,并且多个独立的DC-DC电源模块以及辅助器件的使用也导致供电元器件增多、体积增大、成本增加、可靠性降低等问题。
现有技术中存在一些并联DC-DC电源供电的技术方案。例如,公开号CN105024375A的中国专利申请公开了一种DC-DC并联供电系统的功率分配装置,其采用并联的双路DC-DC电源模块供电,并且可通过可视化界面调节双DC-DC电源模块功率分配。公开号CN105846518A的中国专利申请公开了一种无限级高压充放电串并联均衡电路,它包括若干个DC-DC电源模块及对应数量的PWM芯片,每个DC-DC电源模块均连接有所述PWM芯片,通过无限级并联满足输出电流的需求。
然而,这些现有的技术方案无法在保证各并联的DC-DC电源模块均流、稳定的基础上,同时降低元器件的数量,降低电源装置的体积,并且提高DC-DC电源装置的可配置性和灵活性。
实用新型内容
为了解决上述问题,本实用新型提出一种可扩展的并联供电DC-DC电源装置,包括:
PWM相位控制模块、多个第一DC-DC转换模块以及多个第二DC-DC转换模块;
其中,所述多个第一DC-DC转换模块并联输出第一直流电压,所述多个第二DC-DC转换模块并联输出第二直流电压;所述PWM相位控制模块用于接收所述多个第一DC-DC转换模块输出的第一直流电压的第一反馈电压以及所述多个第二DC-DC转换模块输出的第二直流电压的第二反馈电压,并对所述多个第一DC-DC转换模块和多个第二DC-DC转换模块进行PWM控制。
在一些实施方式中,所述PWM相位控制模块根据所述多个第一DC-DC转换模块和多个第二DC-DC转换模块的数量来生成相同数量的不同相位的PWM控制信号。
在一些实施方式中,所述不同相位的PWM控制信号在一个周期内生成,用于分别控制不同的DC-DC转换模块。
在一些实施方式中,所述PWM控制信号通过可编程方式产生。
在一些实施方式中,所述PWM相位控制模块根据负载电流的大小来确定使能所述多个第一DC-DC转换模块和多个第二DC-DC转换模块的数量。
在一些实施方式中,所述第一DC-DC转换模块和第二DC-DC转换模块包括输入电路、开关电路、输出电路和控制电路。
在一些实施方式中,所述控制电路根据所述PWM相位控制模块输出的PWM控制信号和参考电压信号,来控制所述开关电路调节输出电路输出的直流电压。
在一些实施方式中,所述参考电压信号取决于所述第一反馈电压和第二反馈电压。
在一些实施方式中,所述控制电路还用于向所述PWM相位控制模块输出温度检测信号,所述温度检测信号用于检测所述第一DC-DC转换模块或第二DC-DC转换模块的内部封装电路的温度是否过大。
在一些实施方式中,当检测到所述第一DC-DC转换模块或第二DC-DC转换模块的内部封装电路的温度过大时,所述控制电路向所述PWM相位控制模块输出高电平信号。
在一些实施方式中,所述PWM相位控制模块还用于禁用输出所述高电平信号的DC-DC转换模块。
在一些实施方式中,所述控制电路还用于向所述PWM相位控制模块输出电流检测信号,所述电流检测信号用于检测所述第一DC-DC转换模块或第二DC-DC转换模块的开关电路是否存在短路或电流过大。
在一些实施方式中,当检测到所述第一DC-DC转换模块或第二DC-DC转换模块的开关电路存在短路或电流过大时,所述控制电路向所述PWM相位控制模块输出高电平信号。
在一些实施方式中,所述PWM相位控制模块还用于禁用输出所述高电平信号的DC-DC转换模块。
本实用新型实施例通过集成的PWM相位控制模块实现对不同输出电压的多个DC-DC电源模块的可扩展并联供电和均流控制,相比现有的并联DC-DC电源供电系统而言,其具有较好的功率适配性和灵活性,并且提高了电源装置的集成度,减小了电源装置的体积,降低了元器件成本。
附图说明
图1为根据本实用新型一实施例的可扩展的并联供电DC-DC电源装置的结构示意图;
图2为根据本实用新型一实施例的可扩展的并联供电DC-DC电源装置中DC-DC转换模块20的电路示意图;
图3为根据本实用新型一实施例的可扩展的并联供电DC-DC电源装置中DC-DC转换模块30的电路示意图;
图4为根据本实用新型一实施例的可扩展的并联供电DC-DC电源装置中PWM相位控制模块10的电路示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本实用新型进一步详细说明。
图1为根据本实用新型一实施例的可扩展的并联供电DC-DC电源装置的结构示意图。如图1所示,本实用新型的可扩展的并联供电DC-DC电源装置包括PWM相位控制模块10、多个并联输出的DC-DC转换模块20以及多个并联输出的DC-DC转换模块30。
多个并联输出的DC-DC转换模块20以输出电压端并联连接的方式输出第一直流电压DC_OUT1,多个并联输出的DC-DC转换模块30以输出电压端并联连接的方式输出第二直流电压DC_OUT2。PWM相位控制模块10用于连接各并联的DC-DC转换模块20和30,对各DC-DC转换模块进行脉冲宽度调制PWM控制,控制各DC-DC转换模块中的开关电路的导通和关断,从而使得各DC-DC转换模块输出转换后的直流电压。
同时,PWM相位控制模块10接收多个并联的DC-DC转换模块20输出的第一直流电压DC_OUT1的反馈电压,以及多个并联的DC-DC转换模块30输出的第二直流电压DC_OUT2的反馈电压。PWM相位控制模块10分别基于第一直流电压DC_OUT1的反馈电压和第二直流电压DC_OUT2的反馈电压,控制向各DC-DC转换模块20和30输出PWM控制信号。
在一些实施方式中,PWM相位控制模块10会根据DC-DC转换模块20和30的数量来产生相同数量的不同相位的控制信号,在一个周期内,来分别控制不同的DC-DC转换模块20和30,相对于电源输出来说,一个周期内完成了充电、放电的过程。在具体的电路应用中,可以根据负载电流的大小来决定使能DC-DC转换模块20和30的数量,负载电流小的应用,使能DC-DC转换模块的数量较少,负载电流大的应用,使能DC-DC转换模块的数量则较多。
本实用新型实施例中,将不同输出电压的各DC-DC转换模块分别进行并联输出,通过集成的多通道PWM相位控制模块进行PWM控制,保证了各并联DC-DC转换模块的均流控制,实现了支持不同输出电压下大功率、大电流的直流电源。并且,各并联的DC-DC转换模块可以方便根据待供电设备的功率和电流需求进行扩展,具有较好的功率适配性、灵活性和可扩展性,同时提高了电源装置的集成度,减小了电源装置的体积,降低了元器件成本。
图2为根据本实用新型一实施例的可扩展的并联供电DC-DC电源装置中DC-DC转换模块20的电路示意图。如图2所示,DC-DC转换模块20包括输入电路201、开关电路202、输出电路203以及控制电路204。输入电路201包括在输入电压DC_IN端和地GND之间并联连接的一组电容C1-C2,对输入电压DC_IN进行稳压滤波。
开关电路202包括上MOS管MOS1和下MOS管MOS2,MOS1的源极和MOS2的漏极通过开关节点(图中未示出)相连,输入电压DC_IN输入MOS1的漏极。MOS1的源极和MOS3的漏极之间的开关节点连接到输出电路203的电感L。MOS1的栅极连接上MOS管驱动控制信号DRVH,上MOS管驱动控制信号DRVH用于控制MOS1的导通和关断;MOS2的栅极连接下MOS管驱动控制信号DRVL,下MOS管驱动控制信号DRVL用于控制MOS2的导通和关断。MOS1的源极连接MOS2的漏极的开关节点连接开关信号SW,开关信号SW用于控制上下MOS管之间的开关节点的导通回路。
输出电路203包括一端连接到MOS1的源极和MOS2的漏极之间开关节点的电感L,以及在电感L的另一端和地GND之间并联连接的一组电容C3-C4,电容C3-C4连接电感L的一端同时输出第一直流电压DC_OUT1。当开关电路202中上MOS管MOS1在上MOS管驱动控制信号DRVH的控制下导通,下MOS管MOS2在下MOS管驱动控制信号DRVL的控制下关断时,输入电压DC_IN对电感L和电容C3-C4进行充电储能,使得第一直流电压DC_OUT1升压;当开关电路202中上MOS管MOS1在上MOS管驱动控制信号DRVH的控制下关断,下MOS管MOS2在下MOS管驱动控制信号DRVL的控制下导通时,电容C3-C4和电感L形成对地的放电回路,使得第一直流电压DC_OUT1降压。
控制电路204接收PWM相位控制模块10发送的PWM控制信号、参考电压REFIN,并基于所述PWM控制信号、参考电压REFIN输出上MOS管驱动控制信号DRVH、下MOS管驱动控制信号DRVL和开关信号SW,从而控制开关电路202的导通和关断来使得第一直流电压达到稳定的电压值。控制电路204同时还向PWM相位控制模块10返回TMON和CS信号。其中,TMON信号为温度检测信号,可以检测DC-DC转换模块内部封装电路的温度是否过大,当超过芯片结温的时候,会输出高电平信号来判断DC-DC转换模块的温度过高,可以禁用该DC-DC转换模块的工作。CS信号为电流检测信号,可以检测MOS1是否短路或者电流过大,如果MOS1发生短路或者电流过大,会输出一个高电平信号来判断DC-DC转换模块发生短路或者电流过大,可以禁用该DC-DC转换模块的工作。
图3为根据本实用新型一实施例的可扩展的并联供电DC-DC电源装置中DC-DC转换模块30的电路示意图。如图3所示,DC-DC转换模块30与DC-DC转换模块20的电路结构类似,同样也包括输入电路301、开关电路302、输出电路303以及控制电路304,各组成电路的功能和连接与DC-DC转换模块20一致,在此不再赘述。不同的是,DC-DC转换模块30的输出电路303输出第二直流电压DC_OUT2。
本实用新型一些实施例中,作为示例,C1和C2可以采用22uF/25V的贴片电容,C3-C4可以采用680uF/16V的大容量电解电容,输入电压DC_IN可以为12V,第一直流电压DC_OUT1可以为0.9V,第一直流电压DC_OUT2可以为1.5V,实际应用中可以根据需求选取电容组合,以及对输出电压进行组合配置。
图4为根据本实用新型一实施例的可扩展的并联供电DC-DC电源装置中PWM相位控制模块10的电路示意图。图4以PWM相位控制模块10分别连接3个DC-DC转换模块20和3个DC-DC转换模块30为例进行示意性描述。如图4所示,3个DC-DC转换模块20输出电压端并联连接,3个DC-DC转换模块30输出电压端并联连接;PWM相位控制模块10包括多组PWM控制管脚,图中仅示意性标示出PWM0-PWM5,每组PWM控制管脚分别与DC-DC转换模块20-1、20-2、20-3、30-1、30-2、30-3的控制电路连接;还包括与各DC-DC转换模块对应的CS管脚CS0-CS5,用于接收各DC-DC转换模块发送的CS信号;还包括与DC-DC转换模块20对应的TMON0管脚和与DC-DC转换模块30对应的TMON1管脚,TMON0管脚用于接收DC-DC转换模块20-1、20-2、20-3输入的TMON信号,TMON1管脚用于接收DC-DC转换模块30-1、30-2、30-3输入的TMON信号;还包括反馈电压管脚FB0和FB1,FB0用于接收DC-DC转换模块20-1、20-2、20-3并联输出的第一直流电压DC_OUT1的反馈电压,FB1用于接收DC-DC转换模块30-1、30-2、30-3并联输出的第二直流电压DC_OUT2的反馈电压。
在一些实施方式中,PWM相位控制模块10会根据DC-DC转换模块20和30的数量来产生相同数量的不同相位的控制信号,在一个周期内,来分别控制不同的DC-DC转换模块20和30,相对于电源输出来说,一个周期内完成了充电、放电的过程。PWM相位控制模块10通过参考电压REFIN来检测DC_OUT1和DC_OUT2的电压反馈,并通过可编程方式输出PWM控制信号,来调节负载电流的变化,从而确保并联输出稳定的DC_OUT1和DC_OUT2,并使得各DC-DC转换模块电流均衡。此外,PWM相位控制模块10还可以增加RC滤波来去除高频噪声,使电路更稳定。
本实用新型一些实施例中,可以通过扩展PWM相位控制模块的管脚配置来适配多组不同输出电压的DC-DC转换模块的并联供电,并且通过PWM的优化控制保证了并联DC-DC转换模块的电流均衡和稳压供电,具有较好的可扩展性、灵活性和功率适配性。
以上所述的具体实施例,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种可扩展的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,包括:
PWM相位控制模块、多个第一DC-DC转换模块以及多个第二DC-DC转换模块;
其中,所述多个第一DC-DC转换模块并联输出第一直流电压,所述多个第二DC-DC转换模块并联输出第二直流电压;所述PWM相位控制模块用于接收所述多个第一DC-DC转换模块输出的第一直流电压的第一反馈电压以及所述多个第二DC-DC转换模块输出的第二直流电压的第二反馈电压,并对所述多个第一DC-DC转换模块和多个第二DC-DC转换模块进行PWM控制。
2.根据权利要求1所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述PWM相位控制模块根据所述多个第一DC-DC转换模块和多个第二DC-DC转换模块的数量来生成相同数量的不同相位的PWM控制信号。
3.根据权利要求2所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述不同相位的PWM控制信号在一个周期内生成,用于分别控制不同的DC-DC转换模块。
4.根据权利要求3所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述PWM控制信号通过可编程方式产生。
5.根据权利要求2所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述PWM相位控制模块根据负载电流的大小来确定使能所述多个第一DC-DC转换模块和多个第二DC-DC转换模块的数量。
6.根据权利要求5所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述第一DC-DC转换模块和第二DC-DC转换模块包括输入电路、开关电路、输出电路和控制电路。
7.根据权利要求6所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述控制电路根据所述PWM相位控制模块输出的PWM控制信号和参考电压信号,来控制所述开关电路调节输出电路输出的直流电压。
8.根据权利要求7所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述参考电压信号取决于所述第一反馈电压和第二反馈电压。
9.根据权利要求6所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述控制电路还用于向所述PWM相位控制模块输出温度检测信号,所述温度检测信号用于检测所述第一DC-DC转换模块或第二DC-DC转换模块的内部封装电路的温度是否过大。
10.根据权利要求9所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,当检测到所述第一DC-DC转换模块或第二DC-DC转换模块的内部封装电路的温度过大时,所述控制电路向所述PWM相位控制模块输出高电平信号。
11.根据权利要求10所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述PWM相位控制模块还用于禁用输出所述高电平信号的DC-DC转换模块。
12.根据权利要求6所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述控制电路还用于向所述PWM相位控制模块输出电流检测信号,所述电流检测信号用于检测所述第一DC-DC转换模块或第二DC-DC转换模块的开关电路是否存在短路或电流过大。
13.根据权利要求12所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,当检测到所述第一DC-DC转换模块或第二DC-DC转换模块的开关电路存在短路或电流过大时,所述控制电路向所述PWM相位控制模块输出高电平信号。
14.根据权利要求13所述的并联供电DC-DC电源装置,其特征在于,所述PWM相位控制模块还用于禁用输出所述高电平信号的DC-DC转换模块。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201820345143.XU CN207896874U (zh) | 2018-03-13 | 2018-03-13 | 可扩展的并联供电dc-dc电源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201820345143.XU CN207896874U (zh) | 2018-03-13 | 2018-03-13 | 可扩展的并联供电dc-dc电源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN207896874U true CN207896874U (zh) | 2018-09-21 |
Family
ID=63541355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201820345143.XU Active CN207896874U (zh) | 2018-03-13 | 2018-03-13 | 可扩展的并联供电dc-dc电源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN207896874U (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108183612A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-06-19 | 北京比特大陆科技有限公司 | 可扩展的并联供电dc-dc电源装置 |
CN112416040A (zh) * | 2019-08-21 | 2021-02-26 | 北京比特大陆科技有限公司 | 并联电源电压调整方法、装置、设备、系统及存储介质 |
-
2018
- 2018-03-13 CN CN201820345143.XU patent/CN207896874U/zh active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108183612A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-06-19 | 北京比特大陆科技有限公司 | 可扩展的并联供电dc-dc电源装置 |
CN108183612B (zh) * | 2018-03-13 | 2024-06-21 | 北京比特大陆科技有限公司 | 可扩展的并联供电dc-dc电源装置 |
CN112416040A (zh) * | 2019-08-21 | 2021-02-26 | 北京比特大陆科技有限公司 | 并联电源电压调整方法、装置、设备、系统及存储介质 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108964197A (zh) | 一种充电电路及电源装置 | |
CN102545572A (zh) | 一种采用电容复用的软启动电路及方法 | |
CN108667337A (zh) | 具有快速动态响应的大功率脉冲负载电源装置及其控制方法 | |
CN103929048B (zh) | 一种开关电源的过零检测电路 | |
CN201718099U (zh) | Led驱动电源 | |
CN105939107B (zh) | 一种混合型准开关升压dc-dc变换器 | |
CN109120153A (zh) | 一种buck电路以及开关电源 | |
CN207896874U (zh) | 可扩展的并联供电dc-dc电源装置 | |
CN107404228A (zh) | 一种新颖的宽范围输入功率变换电路 | |
CN109617429A (zh) | 电压转换集成电路、高压buck变换器及控制方法 | |
CN109672339A (zh) | 一种多通道数字电源 | |
CN201860261U (zh) | 一种升压电路 | |
CN106787665A (zh) | 一种仪表阀门供电电源控制系统 | |
CN205319941U (zh) | 双路电压转换控制芯片、双路电压转换器和电子式电能表 | |
CN207664872U (zh) | 一种新颖的宽范围输入功率变换电路 | |
CN209375463U (zh) | 一种新型单相正弦波变频变压电源系统 | |
CN210821900U (zh) | 无人机一体控充电电路及装置 | |
CN209419922U (zh) | 一种开关电源及led驱动电路 | |
CN108183612A (zh) | 可扩展的并联供电dc-dc电源装置 | |
CN101783514B (zh) | 一种交流负载功率因数的校正方法及电路 | |
CN103219889A (zh) | 电力采集设备用的多路输出式隔离电源,分立元件式隔离型电源电路以及电力采集设备 | |
CN103368248A (zh) | 低功率消耗的备援电力系统 | |
CN207053403U (zh) | 盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块 | |
CN203135728U (zh) | 电压切换电路及开关电路 | |
CN206293950U (zh) | 线损补偿的同步整流电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |