CN213243829U - 一种双环路控制电路、变换器及电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双环路控制电路、变换器及电源系统，包括变压器、输出整流二极管、输出电容、输出电感、光耦控制回路、第一均流控制电路和第二均流控制电路。所述的双环路控制电路可以解决当两个同样的变换器并联使用时，若有其中一个变换器的输出电压较高，而导致并联的两个变换器在带轻载或满载输出不均流及输出负载调整率大的问题。

Description

一种双环路控制电路、变换器及电源系统

技术领域

本实用新型涉及双环路控制电路技术领域，特别涉及多模块输出并联技术。

背景技术

模块电源的诞生反映了近年来电源行业的发展正在不断的进步，模块电源是集成电路发展的新方向，具有广泛的应用前景，随着电源行业的发展，多模块并联技术的研究也日益增多。

如图1所示，为现有的两电源模块并联使用的结构示意图，通过电源模块一和电源模块二并联使用为负载供电，不仅可以达到负载功率要求，降低应力，还可以提供系统的可靠性。

然而，当两个同样的电源模块并联使用时，存在以下问题：若有其中一个电源模块的输出电压较高，则输出带负载时，电流会先从输出电压较高的电源模块流出，而输出电压较低的电源模块会处在空载状态，导致不管在并联的电源模块输出带轻载或重载，两个电源模块输出都不能均流，从而导致流过电流较大的电源模块需要承受较大的功率而触发过功率保护。

请参考图2，为了解决现有技术中两个电源模块并联使用时，两电源模块输出不能均流的问题，本领域的技术人员研究开发出一种具有补偿控制电路的电源模块，补偿控制电路连接在电源模块的变换器的输出端，该补偿控制电路在两个电源模块并联使用时，其通过设置补偿电阻R6使得两个电源模块并联使用时能够实现均流。

然而，现有的补偿控制电路存在不足之处：由于该补偿该控制电路只有单环路控制补偿功能，若补偿电阻R6的阻值较小时，补偿力度较小，则出现在重载下均流效果较差的问题；若增大补偿电阻R6的阻值，使得均流补偿力度增大，则出现负载调整率较差的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种具有双环路控制的变换器，以解决并联模块输出不均流和输出负载调整率差的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种具有双环路控制的变换器，包括变压器、整流滤波电路、光耦控制回路、第一均流控制电路和第二均流控制电路；光耦控制回路的一端与整流滤波电路连接，光耦控制回路的另一端分别与连接第一均流控制电路和第二均流控制电路连接；整流滤波电路与变压器的输出端连接，整流滤波电路的一端作为变换器的输出端，第一均流控制电路和第二均流控制电路分别与输出端连接；

第一均流控制电路具有采样电阻R4、采样电阻R5、第一TL431以及均流补偿电阻R6；

采样电阻R5的第一端通过采样电阻R4与输出端的正极连接，采样电阻R5的第二端通过均流补偿电阻R6与第一TL431的阳极连接，第一TL431的阴极与通过二极管D2与光耦控制回路连接，第一TL431的参考极与采样电阻R5的第一端连接；

第二均流控制电路具有采样电阻R8、采样电阻R9、第二TL431、所述均流补偿电阻R6以及均流补偿电阻R10；

采样电阻R9的第一端通过采样电阻R8与输出端的正极连接，采样电阻R9的第二端依序通过均流补偿电阻R6和均流补偿电阻R10与第二TL431的阳极连接，第二TL431的阴极通过二极管D3与光耦控制回路连接，第二TL431的参考极与采样电阻R9的第一端连接。

在一个实施例中，所述均流补偿电阻R6的阻值小于所述均流补偿电阻R10的阻值。

在一个实施例中，采样电阻R9的第二端还与所述输出端的负极连接。

在一个实施例中，所述第二TL431的阳极还与地连接。

在一个实施例中，所述具有双环路控制的变换器还设有第一RC补偿电路和第二RC补偿电路，所述第一RC补偿电路的一端与所述采样电阻R5的第一端连接，所述第一RC补偿电路的另一端与所述第一TL431的第二端连接；所述第二RC补偿电路的一端与所述采样电阻R9的第一端连接，所述第二RC补偿电路的另一端与所述第二TL431的第二端连接。

在一个实施例中，所述第一RC补偿电路由电容C1和电阻R3串联组成，所述第二RC补偿电路由电容C2和电阻R7串联组成。

本实用新型提出还提供一种具有双环路控制的变换器，包括变压器、整流滤波电路、光耦控制回路、第一均流控制电路和第二均流控制电路；光耦控制回路的一端整流滤波电路连接，光耦控制回路的另一端分别与连接第一均流控制电路和第二均流控制电路连接；整流滤波电路与变压器的输出端连接，整流滤波电路的一端作为变换器的输出端，第一均流控制电路和第二均流控制电路分别与输出端连接；

第一均流控制电路具有采样电阻R4、采样电阻R5、均流补偿电阻R6以及第一TL431，采样电阻R4、采样电阻R5、均流补偿电阻R6和第一TL431依次连接；

第二均流控制电路具有采样电阻R8、采样电阻R9、所述均流补偿电阻R6、均流补偿电阻R10以及第二TL431，采样电阻R8、采样电阻R9、均流补偿电阻R6、均流补偿电阻R10和第二TL431依次连接。

在一个实施例中，均流补偿电阻R6的阻值小于所述均流补偿电阻R10的阻值。

本实用新型还提供一种双环路控制电路，用于与变换器的输出端连接，其包括：第一均流控制电路和第二均流控制电路；

第一均流控制电路具有采样电阻R4、采样电阻R5、第一TL431以及均流补偿电阻R6；

采样电阻R5的第一端与采样电阻R4连接，采样电阻R5的第二端通过均流补偿电阻R6与第一TL431的阳极连接，第一TL431的参考极与采样电阻R5的第一端连接；

第二均流控制电路具有采样电阻R8、采样电阻R9、第二TL431、均流补偿电阻R6以及均流补偿电阻R10；

采样电阻R9的第一端与采样电阻R8连接，采样电阻R9的第二端依序通过均流补偿电阻R6和均流补偿电阻R10与第二TL431的阳极连接，第二TL431的参考极与采样电阻R9的第一端连接。

本实用新型提出还提供一种电源系统，其具有两个上述具有双环路控制的变换器，两个具有双环路控制的变换器并联连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

通过采用双环路控制电路，使并联模块在输出轻载时，也能进行轻微补偿，起到均流效果，同时该补偿力度较小，保证负载调整率较小。在并联模块输出逐渐带重载时，根据输出电压计算公式可知，第二均流控制电路的输出电压比第一均流控制电路的输出电压下降斜率大，所以当输出带重载时，第二均流控制电路的输出电压比第一均流控制回路的输出电压低，此时的补偿力度变大，实现重载均流。因此双环路控制电路既能保证负载调整率低，也能实现输出均流。

附图说明

图1现有的两电源模块并联使用的结构示意图；

图2为现有的电源模块的变换器的原理图；

图3为本实用新型具有双环路控制的变换器的原理图。

具体实施方式

请参考图3，一种具有双环路控制的变换器，包括变压器T1、整流滤波电路、光耦控制回路以及双环路控制电路。变压器T1的原边绕组连接供电源。

整流滤波电路与变压器T1的副边输出绕组正端连接，整流滤波电路由整流二极管D1、电容C3，电感L1和电容C4组成。

光耦控制回路包括电阻R1，光耦OP1以及与光耦OP1原边并联的电阻R2。电阻R1一端连接变压器T1副边输出绕组正端，电阻R1另一端连接光耦OP1原边发光二极管的阳极，光耦OP1原边发光二极管的阴极分别连接二极管D2的阳极和二极管D3的阳极，电阻R2并联在光耦OP1原边发光二极管的两端。

双环路控制电路由第一均流控制电路和第二均流控制电路组成。

第一均流控制电路包括二极管D2、第一TL431U1、由电阻R3和电容C1串联组成的第一RC补偿电路、采样电阻R4、采样电阻R5以及均流补偿电阻R6。二极管D2阳极连接光耦OP1原边发光二极管的阴极，二极管D2阴极连接第一TL431U1的阴极，采样电阻R4一端连接输出端的正极Vo+，采样电阻R4另一端连接采样电阻R5一端和第一TL431U1的参考极，采样电阻R5另一端连接均流补偿电阻R6一端和输出端的负极Vo-，第一TL431U1的阳极分别与均流补偿电阻R6另一端和第二均流控制电路的均流补偿电阻R10一端连接；电容C1一端连接第一TL431U1的阴极，另一端连接电阻R3一端，电阻R3另一端连接第一TL431U1的基极。

第二均流控制电路包括二极管D3、第二TL431U2、由电阻R7和电容C2串联组成的第二补偿电路、采样电阻R8、采样电阻R9、均流补偿电阻R6以及均流补偿电阻R10，均流补偿电阻R6阻值相对较小，均流补偿电阻R10阻值相对较大。

二极管D3阳极连接光耦OP1原边发光二极管的阴极，二极管D3阴极连接第二TL431U2的阴极，采样电阻R8一端连接输出端的正极Vo+，采样电阻R8另一端连接采样电阻R9一端和第二TL431U2的参考极，采样电阻R9另一端连接均流补偿电阻R6一端和输出端的负极Vo-，均流补偿电阻R10一端连接均流补偿R6，均流补偿电阻R10另一端连接第二TL431U2的阳极和输出地GND；电容C2一端连接第二TL431U2的阴极，另一端连接电阻R7一端，电阻R7另一端连接第二TL431U2的基极。

以下为两个同样的变换器并联使用时的工作原理：

初始时，通过调节两个变换器中的第一均流控制电路采样电阻R4、R5和第二均流控制电路的采样电阻R8、R9，使由第一均流控制电路控制的空载输出电压比第二均流控制电路稍低。当两个同样的变换器并联使用时，若有其中一个均流控制电路的输出电压较高，即其空载输出电压比另一个均流控制电路高。因为对于两个并联的变换器来说，输出电压取决于输出电压较高的变换器，则输出带轻载时，电流会先从输出电压较高的变换器流出。

而对于单变换器来说，输出电压取决于电压较低的环路，所以负载电流会流过第一均流控制电路的补偿电阻R6，此时将会在第一均流控制电路的补偿电阻R6上形成一个比较大的压差ΔV，负载电流同时会流过第二均流控制电路的补偿电阻R6和R10，并形成更大的ΔV，由输出电压采样反馈可知(由于输出电流远远大于电压采样反馈电路流过补偿电阻的电流，因此可忽略电压采样电路流过补偿电阻的电流)：

输出电压Vo通过理论计算为：

由于初始时，第一均流控制电路控制的空载输出电压比第二均流控制电路稍低，所以，此时输出轻载，输出电压还是跟随输出电压低的第一均流控制电路的输出电压，第一均流控制电路的输出电压将会降低，从而使电流迅速从第二均流控制电路流出，起到轻载均流效果，同时该补偿力度较小，保证负载调整率较小。

当输出带载逐渐增大时，根据输出电压计算公式可知，第二均流控制电路的输出电压比第一均流控制电路的输出电压下降斜率大，所以当输出带重载时，第二均流控制电路的输出电压比第一均流控制回路的输出电压低，所以此时负载电流流过第二均流控制电路的补偿电阻R6和R10会形成更大的ΔV，此时第二均流控制电路的输出电压将会更大幅度地降低并跟随第二均流电路的输出电压，从而更大的电流会迅速从第一均流控制电路流出，实现更好的均流。所以这样既能保证并联的两个变换器输出负载调整率较小，也能保证输出无论在轻载或重载情况下都能实现均流。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，这里不再用实施例赘述，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种具有双环路控制的变换器，包括：变压器、与所述变压器连接的整流滤波电路以及与所述整流滤波电路连接的光耦控制回路，所述整流滤波电路的一端作为变换器的输出端，其特征在于，还包括分别与所述输出端连接的第一均流控制电路和第二均流控制电路；

所述第一均流控制电路具有采样电阻R4、采样电阻R5、第一TL431以及均流补偿电阻R6；

所述采样电阻R5的第一端通过所述采样电阻R4与所述输出端的正极连接，所述采样电阻R5的第二端通过所述均流补偿电阻R6与所述第一TL431的阳极连接，所述第一TL431的阴极与通过二极管D2与所述光耦控制回路连接，所述第一TL431的参考极与所述采样电阻R5的第一端连接；

所述第二均流控制电路具有采样电阻R8、采样电阻R9、第二TL431、所述均流补偿电阻R6以及均流补偿电阻R10；

所述采样电阻R9的第一端通过所述采样电阻R8与所述输出端的正极连接，所述采样电阻R9的第二端依序通过所述均流补偿电阻R6和所述均流补偿电阻R10与所述第二TL431的阳极连接，所述第二TL431的阴极通过二极管D3与所述光耦控制回路连接，所述第二TL431的参考极与所述采样电阻R9的第一端连接。

2.如权利要求1所述具有双环路控制的变换器，其特征在于：所述均流补偿电阻R6的阻值小于所述均流补偿电阻R10的阻值。

3.如权利要求1所述具有双环路控制的变换器，其特征在于：所述采样电阻R9的第二端与所述输出端的负极连接。

4.如权利要求1所述具有双环路控制的变换器，其特征在于：所述第二TL431的阳极与地连接。

5.如权利要求1所述具有双环路控制的变换器，其特征在于：还设有第一RC补偿电路和第二RC补偿电路，所述第一RC补偿电路的一端与所述采样电阻R5的第一端连接，所述第一RC补偿电路的另一端与所述第一TL431的第二端连接；所述第二RC补偿电路的一端与所述采样电阻R9的第一端连接，所述第二RC补偿电路的另一端与所述第二TL431的第二端连接。

6.如权利要求5所述具有双环路控制的变换器，其特征在于：所述第一RC补偿电路由电容C1和电阻R3串联组成，所述第二RC补偿电路由电容C2和电阻R7串联组成。

7.一种具有双环路控制的变换器，包括变压器、与所述变压器连接的整流滤波电路以及与所述整流滤波电路连接的光耦控制回路，所述整流滤波电路的一端作为所述变换器的输出端，其特征在于，还包括分别与所述输出端连接的第一均流控制电路和第二均流控制电路；

所述第一均流控制电路具有采样电阻R4、采样电阻R5、均流补偿电阻R6以及第一TL431，所述采样电阻R4、所述采样电阻R5、所述均流补偿电阻R6和所述第一TL431依次连接；

所述第二均流控制电路具有采样电阻R8、采样电阻R9、所述均流补偿电阻R6、均流补偿电阻R10以及第二TL431，所述采样电阻R8、所述采样电阻R9、所述均流补偿电阻R6、所述均流补偿电阻R10和所述第二TL431依次连接。

8.如权利要求7所述具有双环路控制的变换器，其特征在于：所述均流补偿电阻R6的阻值小于所述均流补偿电阻R10的阻值。

9.一种双环路控制电路，用于与变换器的输出端连接，其特征在于，包括：第一均流控制电路和第二均流控制电路；

所述第一均流控制电路具有采样电阻R4、采样电阻R5、第一TL431以及均流补偿电阻R6；

所述采样电阻R5的第一端与所述采样电阻R4连接，所述采样电阻R5的第二端通过所述均流补偿电阻R6与所述第一TL431的阳极连接，所述第一TL431的参考极与所述采样电阻R5的第一端连接；

所述第二均流控制电路具有采样电阻R8、采样电阻R9、第二TL431、所述均流补偿电阻R6以及均流补偿电阻R10；

所述采样电阻R9的第一端与所述采样电阻R8连接，所述采样电阻R9的第二端依序通过所述均流补偿电阻R6和所述均流补偿电阻R10与所述第二TL431的阳极连接，所述第二TL431的参考极与所述采样电阻R9的第一端连接。

10.一种电源系统，其特征在于：具有两个如权利要求1或如权利要求6所述具有双环路控制的变换器，两个所述具有双环路控制的变换器并联连接。

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