CN209001840U - 一种直流电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流电源系统。其包括多个可编程直流电源，可编程电源设有电话接口，以及输出接口OP+和输出接口OP‑；还包括均流电路，其包括均流芯片U18，均流芯片U18的信号端LS通过电话接口与可编程电源电连接，各可编程电源的电流采样信号I+Sample输入到均流芯片Ｕ18，均流芯片U18通过电话接口J7或J8，把各可编程电源的负载共享总线接入到Ｕ18的7脚，均流芯片Ｕ18根据电流采样信号I+Sample及负载的电流信号，通过信号输出端ADJ向对应的可编程电源发出控制信号，实时调整可编程电源输出的电流。本实用新型通过设置均流电路，控制每台可编程电源的输出电流，实现均流保护每台可编程电源。

Description

一种直流电源系统

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种直流电源系统。

背景技术

由于常规的可编程直流电源功率较小，当负载的功率超过一台可编程直流电源的功率时，一般会采用多台直流电源并联输出，如一台额定功率为400W，在面对负载为1500W时，一般会采用4台可编程直流电源的并联方式，而并联电源后，由于可编程直流电源的各异性，每台可编程直流电源输出的电流不一，从而会影响到每台可编程直流电源所承载的负荷，或者说每台可编程直流电源承载的负载有差异，这样会造成有的可编程直流电源可能负荷接近或超过额定功率，长期使用时，对并联中承受负荷较大的可编程直流电源造成损害。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种直流电源系统，该直流电源系统会均衡并联中直流电源输出的电流，保护电源。

一种直流电源系统，其包括多个可编程直流电源，所述可编程电源设有电话接口，以及输出接口OP+和输出接口OP-；还包括均流电路，所述均流电路包括均流芯片U18，均流芯片U18的信号端LS通过电话接口J7或电话接口J8与可编程电源电连接，所有可编程电源的输出接口OP+通过导线连接，所有可编程电源的输出接口OP-通过导线连接，各可编程电源的电流采样信号I-Sample输入到均流芯片Ｕ18，均流芯片U18通过电话接口J7或J8，把各可编程电源的负载共享总线接入到Ｕ18的7脚，均流芯片Ｕ18根据电流采样信号I-Sample以及负载的电流信号，通过信号输出端ADJ向对应的可编程电源发出控制信号，实时调整可编程电源输出的电流变化。

进一步地，所述均流芯片型号为UCC29002；优选地，电流采样信号通过差分电路输入到均流芯片Ｕ18，所述差分电路包括采样电阻R90、电阻R85、电阻R101、电阻R95、电阻R94、电阻R83以及滤波电容C45、电容C46、电容C51、电容C47；电阻R90通过电阻R101与均流芯片U18的CS+端连接；CS+端分别通过电容C51、电阻R94接地；电阻R90通过电容C45接地；均流芯片U18的CS-端通过并联的电容C47和电阻R83与均流芯片U18的CSO端连接，均流芯片U18的CS-端通过电阻R95、电阻R85接地，电容C46与电阻R85并联。

进一步地，所述可编程直流电源包括：交流输入模块、交流滤波模块、整流模块、辅助电源模块、直流升压功率模块、直流升压控制模块、直流-直流功率转换模块、直流-直流功率转换控制模块、控制模块、显示模块、按键模块以及通讯模块。

进一步地，所述直流-直流功率转换模块采用全桥式开关转换电路和高频变压器电路，所述全桥式开关转换电路包括4个开关MOS管，全桥式开关转换电路的两个输出端分别流经平衡电容C1、谐振电感L1，并经过高频变压器整流滤波后输出。可从输出端采样电压和电流模拟信号，经闭环控制后，反馈给单片机。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过设置均流电路，控制每台可编程电源的输出电流，实现均流，保护每台可编程电源。

附图说明

图1为本实施例可编程电源的一种原理示意图。

图2为全桥式变换原理电路图。

图3为均流控制原理电路图。

其中附图1中英文对应关系为：

交流输入模块——AC INPUT；交流滤波模块——AC EMI，整流模块——RECTIFIER，辅助电源模块——AUX，直流升压功率模块——PFC，直流升压控制模块——PFCCONTROL；直流-直流功率转换模块——DC-DC POWER OUTPUT，直流-直流功率转换控制模块——DC CONTROL，控制模块MCU CONTROL，显示模块——DISPLAY，按键模块——KEY，通讯模块——RS-485/232/LAN。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。如图1至图3所示。

实施例：参见图1，一种直流电源系统，其包括多个可编程直流电源，所述可编程电源设有电话接口，以及输出接口OP+和输出接口OP-；还包括均流电路，所述均流电路包括均流芯片U18，均流芯片U18的信号端LS通过电话接口J7或电话接口J8与可编程电源电连接，所有可编程电源的输出接口OP+通过导线连接，所有可编程电源的输出接口OP-通过导线连接，各可编程电源的电流采样信号I-Sample从内部的分流器采样，电流采样信号输出到均流芯片Ｕ18，均流芯片U18通过电话接口J7或J8，把各可编程电源的负载共享总线接入到Ｕ18的7脚，均流芯片Ｕ18根据电流采样信号I-Sample以及负载的电流信号，通过信号输出端ADJ向对应的可编程电源发出控制信号，实时调整可编程电源输出的电流变化。

本技术方案在实现多台可编程直流电源并联时，如图3：首先在电源系统中设定为并联模式，然后均流芯片Ｕ18正常工作，把各台可编程直流电源通过J7和J8的电话接口连接起来；然后再把各台可编程直流电源的主输出的OP+和OP-并联在一起。当并联在一起的各电源外接负载时，各电源的电流采样信号I-Sample从电源内部的分流器采样，电流采样信号经差分电路输出到均流芯片Ｕ18，然后再把电流信号放大。通过J7和J8的电话接口连线，把各电源的负载共享总线接入到Ｕ18的7脚，负载共享总线驱动Ｕ18内部放大器的输出，把信号输送入缓冲区，同时电流采样信号也进入缓冲区，误差放大信号不断地调整输出Ｕ18的5脚，5脚连接到主控回路的电压输出的采样信号上,当带负载时，实时地调整各电源输出电压的变化，确保各电源的输出电压和电流基本一致，从而达到电源均流目的。

进一步地，所述均流芯片型号为UCC29002；优选地，电流采样信号通过差分电路输入到均流芯片Ｕ18，优选地，电流采样信号通过差分电路输入到均流芯片Ｕ18，所述差分电路包括采样电阻R90、电阻R85、电阻R101、电阻R95、电阻R94、电阻R83以及滤波电容C45、电容C46、电容C51、电容C47；电阻R90通过电阻R101与均流芯片U18的CS+端连接；CS+端分别通过电容C51、电阻R94接地；电阻R90通过电容C45接地；均流芯片U18的CS-端通过并联的电容C47和电阻R83与均流芯片U18的CSO端连接，均流芯片U18的CS-端通过电阻R95、电阻R85接地，电容C46与电阻R85并联。

进一步地，所述可编程直流电源包括：交流输入模块、交流滤波模块、整流模块、辅助电源模块、直流升压功率模块、直流升压控制模块、直流-直流功率转换模块、直流-直流功率转换控制模块、控制模块、显示模块、按键模块以及通讯模块。

可编程直流电源首先是通过连接市电220VAC，然后通过交流输入模块输入，再经过交流滤波模块进行滤波，交流滤波模块一般采用π型滤波电路；滤波后的交流电经过整流模块进行整流转变被直流电，整流模块一般采用全桥式整流电路；得到大约305VDC的直流电；由于后面的模块需要用到控制芯片，控制芯片的供电电压一般为5VDC或12VDC，因此先要从305VDC的直流电转换出一个40W左右的小型开关电源，即辅助电源；

如果直接用305VDC有直流电压转换成所需要的输出电压0-80VDC，功率4000W，那么输入交流电流谐波就会很大，影响电网供电的质量，所以在直流转直流输出之前首先进行有源升压处理；即从305VDC升压到大约400VDC的高压直流，也就是有源PFC，直流升压功率模块；这款电源输出的功率比较大约4000W，所以采用移相式双路输出PWM的控制器UCC28070，每路升压整流到400VDC直流电压。然后两路重新合并在一起，每路功率大约2500Ｗ左右，所以总的ＰＦＣ功率大约有5000Ｗ左右，足以能提供给输出4000Ｗ的功率。在升压模块中，为了确保400VDC高直流电压的稳定性，可靠性，所以可在PFC CONTROL中增加了过流保护，欠压保护，过压保护等。

高压直流再经过全桥式开关转换，整流后得到所需要的直流电压，也就是DC-DC转换；首先单片机要给出电压电流的基准电压值，即电压ＤＡ值，电流ＤＡ值，从输出端进行电压电流采样，以及各种保护功能，如：输出过压保护，输出过流保护，元件过温保护，输出短路保护，输出过功率保护，反馈回到DC-DC CONTROL模块中，模拟信号经过放大或衰减后，再送到MCU模块进行判断处理；单片机把采样回来的电压及电流模拟信号转变化为数字信号显示在显示模块中；设定电压，电流，功率及其它功能，可通过按键模块输入设定值，MCU接到指令处理后会显示在显示屏中。ＲＳ-485/232及以太网通讯与单片机相联的ＩＯ口配合连接，通过ＲＳ-485/232及以太网接口的连接，可以远程设置及控制电源各种运行状态。

进一步地，所述直流-直流功率转换模块采用全桥式开关转换电路和高频变压器电路，所述全桥式开关转换电路包括4个开关MOS管，全桥式开关转换电路的两个输出端分别流经平衡电容C1、谐振电感L1，并经过高频变压器整流滤波后输出。通过高频变压器整流滤波后，从输出端采样电压和电流模拟信号，经闭环控制后，反馈给单片机。

主要工作原理；由交流电压220ＶＡＣ整流滤波后得到约300ＶＤＣ直流电压，即ＡＣ转ＤＣ；经过有源ＰＦＣ升压到约400ＶＤＣ，即ＤＣ转ＤＣ；然后经全桥式开关转换，再经高频变压器整流滤波，即ＤＣ转ＤＣ，通过闭环控制，从而得到连续可调的电压或电流。

采用高级移相ＰＷＭ控制器UCC2895，更适合全桥式变换的主拓扑；UCC2895控制有两组4路ＰＷＭ输出，各路ＰＷＭ经过移相延时，分别驱动全桥电路中的4个开关MOS管；4个MOS管的工作情况：如图2.当OUTPUTB和OUTPUTC PWM 输出为高电位时，Q1和Q10导通，Q2和Q9截止；当OUTPUTA和OUTPUTＤ PWM 输出为高电位时，Q2和Q9导通，Q1和Q10截止；两个开关管Q1和Q10，Q2和Q9通过ＰＷＭ移相延时，所以不能绝对的同时导通。当MOS管导通经过高频变压器整流滤波后，从输出端采样电压和电流模拟信号，经闭环控制后，反馈给单片机；同时采样过温保护，输出过压保护，输出过流保护，输出短路保护等模拟信号反馈给单片机处理，这样电源才能安全稳定运行。

输出端采样电压和电流的模拟信号，通过18位A/D转换器MCP3421,经差分电路输入到单片机中，单片机经数据处理后，再传输到显示屏上，实时显示电压和电流；面板上的按键，可设定输出压和电流值，通过16位D/A转换器DAC8552,经差分电路输出到闭环控制电路上，作为主电路输出的基准电压ＤＡ；基准电压ＤＡ与采样电压电流ＡＤ作比较，经误差运算后，把误差信号反馈给ＰＷＭ控制器UCC2895, ＰＷＭ控制器内部经误差放大后，不断调整ＰＷＭ输出信号，从而实现输出电压的脉宽调制。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种直流电源系统，其特征在于：其包括多个可编程直流电源，所述可编程电源设有电话接口，以及输出接口OP+和输出接口OP-；还包括均流电路，所述均流电路包括均流芯片U18，均流芯片U18的信号端LS通过电话接口J7或电话接口J8与可编程电源电连接，所有可编程电源的输出接口OP+通过导线连接，所有可编程电源的输出接口OP-通过导线连接，各可编程电源的电流采样信号I-Sample输入到均流芯片Ｕ18，均流芯片U18通过电话接口J7或J8，把各可编程电源的负载共享总线接入到Ｕ18的7脚，均流芯片Ｕ18根据电流采样信号I-Sample以及负载的电流信号，通过信号输出端ADJ向对应的可编程电源发出控制信号，实时调整可编程电源输出的电流变化。

2.根据权利要求1所述的一种直流电源系统，其特征在于：所述均流芯片型号为UCC29002；电流采样信号通过差分电路输入到均流芯片Ｕ18，所述差分电路包括采样电阻R90、电阻R85、电阻R101、电阻R95、电阻R94、电阻R83以及滤波电容C45、电容C46、电容C51、电容C47；电阻R90通过电阻R101与均流芯片U18的CS+端连接；CS+端分别通过电容C51、电阻R94接地；电阻R90通过电容C45接地；均流芯片U18的CS-端通过并联的电容C47和电阻R83与均流芯片U18的CSO端连接，均流芯片U18的CS-端通过电阻R95、电阻R85接地，电容C46与电阻R85并联。

3.根据权利要求1所述的一种直流电源系统，其特征在于：所述可编程直流电源包括：交流输入模块、交流滤波模块、整流模块、辅助电源模块、直流升压功率模块、直流升压控制模块、直流-直流功率转换模块、直流-直流功率转换控制模块、控制模块、显示模块、按键模块以及通讯模块。

4.根据权利要求3所述的一种直流电源系统，其特征在于：所述直流-直流功率转换模块采用全桥式开关转换电路和高频变压器电路，所述全桥式开关转换电路包括4个开关MOS管，全桥式开关转换电路的两个输出端分别流经平衡电容C1、谐振电感L1，并经过高频变压器整流滤波后输出。