CN211606384U - 一种副边均流的电源模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种副边均流的电源模块，包括多个DC/DC变换器，每个DC/DC变换器的副边还设置有误差信号取得单元，所述误差信号取得单元取得输出电压和参考电压之间的差值，作为误差信号返回该DC/DC变换器的原边，调节该DC/DC变换器的用于驱动开关器件的开关驱动信号；所述误差信号取得单元还包括一个输入同步信号的、设置在其变压器副边的同步输入端，所述误差信号取得单元依据所述同步输入端的同步信号使能或不使能所述参考电压接入所述误差信号取得单元。实施本实用新型的一种副边均流的电源模块，具有以下有益效果：其实现了同步的副边均流，改善了现有技术中的由于DC/DC变换器的差异而可能出现系统异常的情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子学领域，更具体地说，涉及一种副边均流的电源模块。
背景技术
在现有技术中，很多情况下为了带动较大电流的负载，通常会使用多个 DC/DC变换器并联为负载供电的情况。即多个DC/DC变换器的输入都连接在输入电压端上，其输出都并联在负载两端，使得负载上的电流是各DC/DC变换器的输出电流之和，从而达到实现较大的负载电流的目的。在这种情况下，需要使得负载电流被均匀分配到各DC/DC变换器上，否则会使得上述多个DC/DC变换器中的一部分由于电流过大而进入保护状态或损坏，从而使得整个系统不能正常工作。在现有技术中，通常采用在上述DC/DC变换器的副边设置均流信号脚位，在二次侧将这些均流信号脚位连接在一起，从而实现副边均流。虽然这种方式能够实现均流，但是其也存在一定的缺陷，由于对DC/DC 变换器缺乏启动的管理，任其自然启动，当上述DC/DC变换器的差异较大，不能同步启动时，就会出现最先启动的变换器承载N倍的电流值(N是DC/DC 变换器的个数)情况，系统同样会因此进入异常状态。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述可能因为 DC/DC变换器的启动时间不一致而导致电源系统异常的缺陷，提供一种能够使得其中的DC/DC变换器同步启动的一种副边均流的电源模块。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种副边均流的电源模块，包括多个DC/DC变换器，所述多个DC/DC变换器的输入端并接在一起，其输出端也并接在一起为负载供电；所述多个DC/DC变换器的副边还包括并接在一起的均流母线；每个DC/DC变换器的副边还设置有误差信号取得单元，所述误差信号取得单元取得其所在的DC/DC变换器的输出电压和参考电压之间的差值，作为误差信号返回该DC/DC变换器的原边，调节该DC/DC 变换器的用于驱动开关器件的开关驱动信号；所述误差信号取得单元还包括一个输入同步信号的、设置在其变压器副边的同步输入端，所述误差信号取得单元依据所述同步输入端的同步信号使能或不使能所述参考电压接入所述误差信号取得单元，从而使得该DC/DC变换器加入或不加入对所述负载的电源供给。
更进一步地，多个所述DC/DC变换器的同步输入端在所述电源模块的二次侧并接在一起。
更进一步地，所述误差信号取得单元包括输出采样模块、逻辑单元电路和运算放大器；所述输出采样模块对其所在的DC/DC变换器的输出电压分压采样，得到当前输出采样电压，并将该采样电压输送到所述运算放大器的输入负端；所述参考电压连接到所述逻辑单元电路输入端，所述逻辑单元电路的输出端连接在所述运算放大器的输入正端，所述逻辑单元电路依据所述同步输入端的电平信号使所述参考电压出现或不出现在所述运算放大器输入正端。
更进一步地，所述逻辑单元电路还包括输入一个表示该逻辑单元电路所在的DC/DC变换器状态的状态信号，所述状态信号在该DC/DC状态异常时禁止所述逻辑单元电路输出所述参考电压。
更进一步地，所述逻辑单元电路包括第一可控开关、第二可控开关和第三可控开关，所述第一、第二和第三可控开关分别包括两个开关端和一个控制端；所述第一可控开关的控制端与所述状态信号连接，其一个开关端接地，另一个开关端连接在所述第二可控开关的控制端上；所述第二可控开关的控制端还与所述同步输入端连接，并通过一个电阻连接在电源正端，所述第二可控开关的一个开关端接地，其另一个开关端通过另一个电阻连接在所述电源正端，并与所述第三可控开关的控制端连接；所述第三可控开关的一个开关端连接在所述参考电压上，其另一个开关端通过一个阻容网络连接到所述运算放大器的输入正端。
更进一步地，所述第一、第二和第三可控开关包括MOS管。
更进一步地，所述运算放大器连接为误差放大器模式，其输入负端和其输出端之间连接有反馈网络，使得其输出为其输入正端和输入负端的电压之差。
更进一步地，所述反馈网络包括跨接在所述运算放大器的输入负端和输出端之间的一个电阻和并接在该电阻上的一个串联阻容支路。
实施本实用新型的一种副边均流的电源模块，具有以下有益效果：由于在该电源模块的每个DC/DC变换器的副边均设置有同步输入端，这些同步输入端在该电源模块的二次侧连接在一起，同时，这些同步输入端的输入信号直接控制了该DC/DC变换器的参考电压是否能够与该DC/DC变换器的输出电压的采样值进行比较，从而决定了该DC/DC变换器是否启动或对负载电流进行分担；而连接在一起的同步输入端使得整个电源模块在所有DC/DC变换器都已经准备好的情况下才会向其负载提供电流，换言之，上述同步输入端的存在使得整个电源模块中的DC/DC变换器是同步启动的，因此，其实现了同步的副边均流，改善了现有技术中的由于DC/DC变换器的差异而可能出现系统异常的情况。
附图说明
图1是本实用新型一种副边均流的电源模块实施例中电源模块的结构示意图；
图2是所述实施例中误差信号取得单元的结构示意图；
图3是所述实施例中逻辑单元电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。
如图1所示，在本实用新型的一种副边均流的电源模块实施例中，该电源模块包括多个DC/DC变换器(图1中的电源1到电源n)，所述多个DC/DC 变换器的输入端并接在一起，即图1中所有的DC/DC变换器的Vin+端均连接在一起并与输入正连接，所有的DC/DC变换器的Vin-端均连接在一起并与输入负连接；其输出端也并接在一起为负载供电；所述多个DC/DC变换器的副边还包括并接在一起的均流母线(图1中标记为pc)；每个DC/DC变换器的副边还设置有误差信号取得单元，所述误差信号取得单元取得其所在的 DC/DC变换器的输出电压和该DC/DC变换器的参考电压之间的差值(实际上，多个DC/DC变换器的参考电压值可以是一致的)，作为误差信号返回该DC/DC 变换器的原边，调节该DC/DC变换器的用于驱动开关器件的开关驱动信号；所述误差信号取得单元还包括一个输入同步信号的、设置在其变压器副边的同步输入端，所述误差信号取得单元依据所述同步输入端的同步信号使能或不使能所述参考电压接入所述误差信号取得单元，从而使得该DC/DC变换器加入或不加入对所述负载的电源供给。在本实施例中，多个所述DC/DC变换器的同步输入端在所述电源模块的二次侧并接在一起。
在本实施例中，一个比较重要的特点是每个DC/DC变换器的副边一侧均设置有同步信号输入端，并且这些同步信号输入端在该DC/DC变换器的外部和其他DC/DC变换器的同步输入端连接在一起。每个DC/DC变换器的同步信号可以由该DC/DC变换器的控制单元输出，并通过隔离后传输到上述同步输入端上，也可以是对该DC/DC变换器的输出电压进行一定的处理后得到的一个电平信号。一般来讲，上述同步输入端上的信号电平为高时，表示开始同步；而其上为低电平时，表示尚未开始同步。由于在本实施例中多个同步信号输入端时连接在一起的，在这种情况下，只要其中一个同步信号是低电平，都会使得整个电源模块上的全部同步信号成为低电平。只有在全部同步信号都是高电平的情况下，上述连接在一起的同步信号输入端才可能出现高电平。而同步信号输入端出现高电平时，使得对应的DC/DC变换器开始工作，开始对负载提供电流，这样，这就使得整个电源模块中的DC/DC变换器在开始均流时是同步进行的，从而避免了现有技术中由于DC/DC变换器之间的差异，使得均流不能同步进行，从而导致整个电源模块出现异常的情况。
如图2所示，在本实施例中，一个DC/DC变换器的所述误差信号取得单元包括输出采样模块、逻辑单元电路和运算放大器；所述输出采样模块对其所在的DC/DC变换器的输出电压分压采样，得到当前输出采样电压，并将该采样电压输送到所述运算放大器的输入负端；在图1中，上述输出采样模块是连接在电压Vo1或Vo2或Vo3和地之间的两个电阻，这两个串联的电阻将施加到其上的电压按照其阻值分压，并在其连接点上将分压后的电压值输送到上述运算放大器的输入负端；所述参考电压连接到所述逻辑单元电路输入端，所述逻辑单元电路的输出端连接在所述运算放大器的输入正端；同时，上述逻辑单元电路还包括一个控制端或使能端，该控制端或使能端就是前述的连接在一起的同步信号输入端，所述逻辑单元电路依据所述同步输入端的电平信号使所述参考电压出现或不出现在所述运算放大器输入正端。在本实施例中，如图2 所示，所述运算放大器连接为误差放大器模式，其输入负端和其输出端之间连接有反馈网络，使得该运算放大器的输出为其输入正端和输入负端的电压之差。所述反馈网络包括跨接在所述运算放大器的输入负端和输出端之间的一个电阻和并接在该电阻上的一个串联阻容支路。
请参见图3，图3示出了本实施例中，上述逻辑单元处理电路的电路图，值得一提的是，在本实施例中，所述逻辑单元电路还包括输入一个表示该逻辑单元电路所在的DC/DC变换器状态的状态信号，所述状态信号在该DC/DC 状态异常时禁止所述逻辑单元电路输出所述参考电压，在图3中，上述状态信号就是图3中的ON信号。
如图3所示，在本实施例中，所述逻辑单元电路包括第一可控开关Q1、第二可控开关Q2和第三可控开关Q3，所述第一、第二和第三可控开关分别包括两个开关端和一个控制端；所述第一可控开关Q1的控制端与所述状态信号ON连接，其一个开关端接地，另一个开关端连接在所述第二可控开关Q2 的控制端上；所述第二可控开关Q2的控制端还与所述同步输入端(SYNC) 连接，并通过一个电阻连接在电源正端VCC上，所述第二可控开关Q2的一个开关端接地，其另一个开关端通过另一个电阻连接在所述电源正端VCC，并与所述第三可控开关Q3的控制端连接；所述第三可控开关Q3的一个开关端连接在所述参考电压输入端VREF上，其另一个开关端通过一个阻容网络连接到所述运算放大器的输入正端。在本实施例中，所述第一、第二和第三可控开关包括MOS管，每个可控开关的控制端是其MOS管的栅极，两个开关端分别是该MOS管的漏极和源极。
总之，在本实施例中，在变换器副边增加同步引脚SYNC，并联的变换器的同步引脚SYNC短接在一起，通过内置的逻辑控制电路，可以实现并联变换器输出的同步启动。
在本实施例中，DC/DC变换器同步引脚SYNC默认高电平使得变换器使能，低电平禁止。
在一个DC/DC变换器启动前，DC/DC变换器SYNC引脚低电平。待该变换器所有状态确认正常后，SYNC置为高电平，该DC/DC变换器开始启动。由于短接所有并联的DC/DC变换器的SYNC引脚，在最晚的变换器启动之前，SYNC 均为低电平，禁止所有的并联的DC/DC变换器输出。待启动最晚的变换器状态正常后，SYNC置为高电平，逻辑控制单元使能误差放大器基准VREF，并联的变换器开始同步启动。输出开始随从基准VREF缓慢上升。并联的变换器始终以最晚启动的变换器同步输出。
在本实施例中，单个的DC/DC变换器启动前，先进入工作状态自检，若存在某种故障状态(如输入过欠压、过温、输出短路、输出过压等异常)时，变换器禁止主控制器的使能脚，变换器关闭，此时ON信号(请参见图3，即状态信号)仍置为低电平，同步引脚SYNC高电平，不影响到并联的其它变换器的输出。待其故障状态消除后，ON信号置低电平，同步引脚SYNC置高，使能变换器输出。
总之，多个DC/DC变换器并联使用时，任何一个变换器在未启动之前，其同步引脚SYNC置低，使并联的所有变换器SYNC脚被拉低，只有在最晚启动的变换器自检状态正常后，ON信号置为低电平，SYNC引脚会被置高电平，变化器开始启动，达到同步输出的效果。
在多个DC/DC变换器并联时，如任一变换器未启动前，所有变换器均处于禁止状态，只有当变换器全部启动、SYNC引脚置高电平后，所有变换器才均处于使能状态。若其中一个变换器处于某种异常状态，该变换器检测到异常后，会禁止主控制器使能脚，电源关闭，ON信号仍为低电平。因此，单个变换器故障时，不会影响到并联的其他变换器工作。
总体上来看，采用本实施例中的技术方案的电源模块有以下几种优点：可以很好的解决并联均流的DC/DC变换器在个体启动时间差异较大时，可能导致单个变换器出线的过载现象；使能多个变换器副边同步输出，故变换器可以均衡带载，且输出电压单调性一致。同时，上述方案提供的并联变换器副边同步方法，线路简单，成本低，可靠性高。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种副边均流的电源模块，包括多个DC/DC变换器，所述多个DC/DC变换器的输入端并接在一起，其输出端也并接在一起为负载供电；所述多个DC/DC变换器的副边还包括并接在一起的均流母线，其特征在于，每个DC/DC变换器的副边还设置有误差信号取得单元，所述误差信号取得单元取得其所在的DC/DC变换器的输出电压和参考电压之间的差值，作为误差信号返回该DC/DC变换器的原边，调节该DC/DC变换器的用于驱动开关器件的开关驱动信号；所述误差信号取得单元还包括一个输入同步信号的、设置在其变压器副边的同步输入端，所述误差信号取得单元依据所述同步输入端的同步信号使能或不使能所述参考电压接入所述误差信号取得单元，从而使得该DC/DC变换器加入或不加入对所述负载的电源供给。
2.根据权利要求1所述的副边均流的电源模块，其特征在于，多个所述DC/DC变换器的同步输入端在所述电源模块的二次侧并接在一起。
3.根据权利要求1所述的副边均流的电源模块，其特征在于，所述误差信号取得单元包括输出采样模块、逻辑单元电路和运算放大器；所述输出采样模块对其所在的DC/DC变换器的输出电压分压采样，得到当前输出采样电压，并将该采样电压输送到所述运算放大器的输入负端；所述参考电压连接到所述逻辑单元电路输入端，所述逻辑单元电路的输出端连接在所述运算放大器的输入正端，所述逻辑单元电路依据所述同步输入端的电平信号使所述参考电压出现或不出现在所述运算放大器输入正端。
4.根据权利要求3所述的副边均流的电源模块，其特征在于，所述逻辑单元电路还包括输入一个表示该逻辑单元电路所在的DC/DC变换器状态的状态信号，所述状态信号在该DC/DC状态异常时禁止所述逻辑单元电路输出所述参考电压。
5.根据权利要求4所述的副边均流的电源模块，其特征在于，所述逻辑单元电路包括第一可控开关、第二可控开关和第三可控开关，所述第一、第二端与所述状态信号连接，其一个开关端接地，另一个开关端连接在所述第二可控开关的控制端上；所述第二可控开关的控制端还与所述同步输入端连接，并通过一个电阻连接在电源正端，所述第二可控开关的一个开关端接地，其另一个开关端通过另一个电阻连接在所述电源正端，并与所述第三可控开关的控制端连接；所述第三可控开关的一个开关端连接在所述参考电压上，其另一个开关端通过一个阻容网络连接到所述运算放大器的输入正端。
6.根据权利要求5所述的副边均流的电源模块，其特征在于，所述第一、第二和第三可控开关包括MOS管。
7.根据权利要求3所述的副边均流的电源模块，其特征在于，所述运算放大器连接为误差放大器模式，其输入负端和其输出端之间连接有反馈网络，使得其输出为其输入正端和输入负端的电压之差。
8.根据权利要求7所述的副边均流的电源模块，其特征在于，所述反馈网络包括跨接在所述运算放大器的输入负端和输出端之间的一个电阻和并接在该电阻上的一个串联阻容支路。
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