CN208890352U - 一种电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源系统，包括输入串联，输出并联的第一开关电源和第二开关电源，较现有技术而言，本实用新型第一开关电源还包括第一采样电路、均压检测模块和第一原边电流检测模块；第二开关电源还包括第二采样电路和第二原边电流检测模块；其控制方法为：当系统输出过载或短路时，只触发第二原边电流检测模块，第二开关电源无功率输出，输入电压开始出现不均，触发均压检测模块将不均压的信号输出到第一开关控制模块，第一开关电源也无功率输出，然后两个开关电源的控制模块供电系统因无输出功率而掉电，持续一段时间后系统重启，并重复此调节过程，直到输出过载和短路的状态撤销才恢复正常工作状态，从而避免电源系统出现过压损坏。

Description

一种电源系统

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，具体的，涉及电源模块输入串联，输出并联的开关电源系统中，输出过载或者输出短路的保护控制。

背景技术

在开关电源领域中，高压输入的场合很常见，比如光伏电源、高压无功补偿发生器(SVG) 电源等，一般其输入电压范围宽且输入电压较高。而且随着IGBT的发展，以及市场对成本的要求，超高压输入的开关电源需求越来越大。为了满足市场对超高压输入开关电源的需求，提出一种由开关电源组成的输入串联，输出并联的电源系统。

上述系统简称为串并联电源系统，如图1所示，该电源系统包括第一开关电源和第二开关电源，第一开关电源和第二开关电源的输入端串联、输出端并联；第一开关电源的基本电路包括：主功率开关管Q1、主功率变压器T1、整流二极管D1、输出滤波电容Cout1、电阻R5和控制主功率开关管Q1工作的第一开关控制模块，第一开关电源的正输入端依次经主功率变压器T1的原边绕组、主功率开关管Q1的导通电流流入端、主功率开关管Q1的导通电流流出端及电阻R5后连接第一开关电源的负输入端，第一开关电源的正输出端依次经整流二极管D1的阴极、整流二极管D1的阳极及主功率变压器T1的副边绕组后连接第一开关电源的负输出端，输出滤波电容Cout1与第一开关电源的输出端并联；第二开关电源的基本电路包括：主功率开关管Q2、主功率变压器T2、整流二极管D2、输出滤波电容Cout2、电阻R6和控制主功率开关管Q2工作的第二开关控制模块，第二开关电源中各元器件的连接关系与第一开关电源对应相同，在此不赘述。

图1所示产品在使用中可能会出现输出短路的异常工作状态，由于导线的电阻很小，电源短路时电路上的电流会非常大，这样大的电流，电源不能承受，会造成电源损坏，更为严重的是，因为电流太大，会使导线的温度升高，严重时有可能造成火灾。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种电源系统，以解决串并联系统在极端条件下实现自我保护，提高产品的可靠性。

本实用新型提供的电源系统的技术方案如下：

一种电源系统，包括第一开关电源和第二开关电源，第一开关电源和第二开关电源的输入端串联、输出端并联，第一开关电源包括第一主功率开关管和控制第一主功率开关管工作的第一开关控制模块，第二开关电源包括第二主功率开关管和控制第二主功率开关管工作的第二开关控制模块；其特征在于：

第一开关电源还包括第一采样电路、均压检测模块和第一原边电流检测模块；第二开关电源还包括第二采样电路和第二原边电流检测模块；

第一采样电路的输入端连接第一开关电源的输入端，第一采样电路的输出端连接均压检测模块的第一输入端，均压检测模块的输出端连接第一开关控制模块的第一输入端，第一原边电流检测模块的输入端连接第一开关电源主功率开关管的导通电流流出端，第一原边电流检测模块的输出端连接第一开关控制模块的第二输入端；第二采样电路的输入端连接第二开关电源的输入端，第二采样电路的输出端连接均压检测模块的第二输入端，第二原边电流检测模块的输入端连接第二开关电源主功率开关管的导通电流流出端，第二原边电流检测模块的输出端连接第二开关控制模块的第一输入端；

第一采样电路检测第一开关电源的输入端电压输出至均压检测模块，第二采样电路检测第二开关电源的输入端电压也输出至均压检测模块，均压检测模块用于检测第一开关电源和第二开关电源的输入电压是否均压，第一原边电流检测第一开关电源主功率变压器的原边电流，第二原边电流检测第二开关电源主功率变压器的原边电流。

作为第一主功率开关管的一种具体的实施方式，为MOS管。

作为第二主功率开关管的一种具体的实施方式，为MOS管。

作为第一采样电路的一种具体的实施方式，包括电阻R1和R2，电阻R1和R2串联后的两个端点为第一采样电路的输入端，电阻R1和R2串联后的连接点为第一采样电路的输出端。

作为第二采样电路的一种具体的实施方式，包括电阻R3和R4，电阻R3和R4串联后的两个端点为第二采样电路的输入端，电阻R3和R4串联后的连接点为第二采样电路的输出端。

作为上述技术方案的改进，第二开关电源还包括输出稳压检测模块，输出稳压检测模块的输入端连接第一开关电源的正输出端，输出稳压检测模块的输出端连接第二开关控制模块的第二输入端，输出稳压检测模块用于检测串并联系统的输出电压是否为恒定电压。

术语解释：

主功率开关管的控制端：控制开关导通与截止的端口，如对于MOS管，指的是MOS管的栅极；对于三极管，指的是三极管的基极。

主功率开关管的导通电流流入端：开关导通后，电流流入的端口，如对于MOS管，指的是MOS管的漏极，无论N沟道、P沟道、增强型还是耗尽型MOS管，在导通时，电流都是由电压高的漏极流向电压低的源极；对于三极管，指的是三极管的集电极，在导通时，电流是由电压高的集电极流向电压低的发射极。

主功率开关管的导通电流流出端：开关导通后，电流流出的端口，如对于MOS管，指的是MOS管的源极；对于三极管，指的是三极管的发射极。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1)在串并联系统输出短路条件下，能有效保护串并联系统不损坏，提高产品的可靠性；

2)本实用新型中的控制方式原理简单，易于设计。

附图说明

图1为电源模块输入串联，输出并联电源系统的框图；

图2为本实用新型实施例串并联电源系统框图；

图3为串并联电源系统输出短路时单个模块的工作状态。

具体实施方式

如图2为本实用新型实施例串并联电源系统框图较图1不同之处在于：第一开关电源还包括第一采样电路、均压检测模块和第一原边电流检测模块；第二开关电源还包括第二采样电路、第二原边电流检测模块和输出稳压检测模块；第一采样电路的输入端连接第一开关电源的输入端，第一采样电路的输出端连接均压检测模块的第一输入端，均压检测模块的输出端连接第一开关控制模块的第一输入端，第一原边电流检测模块的输入端连接第一开关电源主功率开关管的导通电流流出端，第一原边电流检测模块的输出端连接第一开关控制模块的第二输入端；第二采样电路的输入端连接第二开关电源的输入端，第二采样电路的输出端连接均压检测模块的第二输入端，第二原边电流检测模块的输入端连接第二开关电源主功率开关管的导通电流流出端，第二原边电流检测模块的输出端连接第二开关控制模块的第一输入端，输出稳压检测模块的输入端连接第一开关电源的正输出端，输出稳压检测模块的输入端连接第二开关控制模块的第二输入端；第一主功率开关管和第二主功率开关管为MOS管；第一采样电路包括电阻R1和R2，电阻R1和R2串联后的两个端点为第一采样电路的输入端，电阻R1和R2串联后的连接点为第一采样电路的输出端；第二采样电路包括电阻R3和R4，电阻R3和R4串联后的两个端点为第二采样电路的输入端，电阻 R3和R4串联后的连接点为第二采样电路的输出端。

图2电源系统输出短路保护控制方法为：系统上电，稳态工作时，在均压检测模块和第一开关控制模块的调节下使串并联电源系统中的第一开关电源和第二开关电源呈现输入均压状态，即Ug1＝Ug2。在输出稳压检测模块、第一开关控制模块和第二开关控制模块稳定系统输出电压的控制下，第一开关电源和第二开关电源呈现输出均流状态。当电源系统输出过载/或短路时，输出稳压检测模块的功能被屏蔽，通过调整第一开关电源内部参数使第一开关电源不触发第一原边电流检测模块，只触发第二开关电源中的第二原边电流检测模块，此时第二开关电源因触发第二原边电流检测模块无功率输出，接着第二开关电源的输入电压Ug2将上升，第一开关电源的输入电压Ug1将下降，进而触发均压检测模块，均压检测模块将串并联系统中第一开关电源和第二开关电源不均压的信号输出到第一开关控制模块，使得主功率开关管Q1的占空比减小到零，使得第一开关电源也跟随第二开关电源达到无功率输出状态，需要说明的是，主功率开关管Q1的占空比减小到零的速度越快越好，从而使得电源系统输出过载/或短路时能够及时获得保护。然后第一开关控制模块和第二开关控制模块的供电系统会因无输出功率而掉电，持续一段时间后系统重启，若输出过载/或短路的状态依然存在，则重复之前的调节过程，系统呈现出打嗝模式，在此过程中电源系统第一开关电源和第二开关电源输入电压几乎均压，电压容差不超过±10％。直到输出过载或短路的状态撤销才恢复正常工作状态。

在以上保护控制策略下，串并联系统的可靠性大大增加。如图3所示，串并联系统在输出短路状态下单个模块的输入电压和VCC电压波形。串并联系统输入电压为3000V，单个模块电压Ug1＝1500V，在输出短路状态下输入电压和VCC电压呈现打嗝模式。且单个模块的电压在1500±150V的范围内，实现系统输出短路下的输入均压状态，有效保障模块不因过压而损坏。

本实用新型的实施方式不限于此，按照本实用新型的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型中具体实施电路还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电源系统，包括第一开关电源和第二开关电源，第一开关电源和第二开关电源的输入端串联、输出端并联，第一开关电源包括第一主功率开关管和控制第一主功率开关管工作的第一开关控制模块，第二开关电源包括第二主功率开关管和控制第二主功率开关管工作的第二开关控制模块；其特征在于：

第一开关电源还包括第一采样电路、均压检测模块和第一原边电流检测模块；第二开关电源还包括第二采样电路和第二原边电流检测模块；

第一采样电路的输入端连接第一开关电源的输入端，第一采样电路的输出端连接均压检测模块的第一输入端，均压检测模块的输出端连接第一开关控制模块的第一输入端，第一原边电流检测模块的输入端连接第一开关电源主功率开关管的导通电流流出端，第一原边电流检测模块的输出端连接第一开关控制模块的第二输入端；第二采样电路的输入端连接第二开关电源的输入端，第二采样电路的输出端连接均压检测模块的第二输入端，第二原边电流检测模块的输入端连接第二开关电源主功率开关管的导通电流流出端，第二原边电流检测模块的输出端连接第二开关控制模块的第一输入端；

第一采样电路检测第一开关电源的输入端电压输出至均压检测模块，第二采样电路检测第二开关电源的输入端电压也输出至均压检测模块，均压检测模块用于检测第一开关电源和第二开关电源的输入电压是否均压，第一原边电流检测第一开关电源主功率变压器的原边电流，第二原边电流检测第二开关电源主功率变压器的原边电流。

2.根据权利要求1所述电源系统，其特征在于：第一主功率开关管为MOS管。

3.根据权利要求1所述电源系统，其特征在于：第二主功率开关管为MOS管。

4.根据权利要求1所述电源系统，其特征在于：第一采样电路包括电阻R1和R2，电阻R1和R2串联后的两个端点为第一采样电路的输入端，电阻R1和R2串联后的连接点为第一采样电路的输出端。

5.根据权利要求1所述电源系统，其特征在于：第二采样电路包括电阻R3和R4，电阻R3和R4串联后的两个端点为第二采样电路的输入端，电阻R3和R4串联后的连接点为第二采样电路的输出端。

6.根据权利要求1所述电源系统，其特征在于：第二开关电源还包括输出稳压检测模块，输出稳压检测模块的输入端连接第一开关电源的正输出端，输出稳压检测模块的输出端连接第二开关控制模块的第二输入端，输出稳压检测模块用于检测串并联系统的输出电压是否为恒定电压。