CN215733482U - 一种多路不可控整流并联任意电流分配装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多路不可控整流并联任意电流分配装置，属于自动控制技术领域。该装置包括：单片机、不可控整流电路I、不可控整流电路II、Boost电路I、Boost电路II、直流信号采样电路I、直流信号采样电路II、液晶显示模块、按键、基准单元和负载。本实用新型装置可以实现多路不可控整流并联电路的均流输出，还可以任意电流比例输出；还可以实现不同交流电压输入，还可实现多路电压的同时升降输出，具有功耗小、体积小、重量轻等优点，且符合开关电源高频化、模块化和数字化的特点，易于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及一种多路不可控整流并联任意电流分配装置。
背景技术
随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，开关电源向更大功率方向发展。研制各种各样的大功率、高性能的开关电源成为趋势。但受构成电源模块的半导体功率器件、磁性材料等自身性能的影响，单个大功率开关电源模块的最大输出功率时效率并不高。因此，大功率电源系统需要用若干台开关电源并联运行，以满足负载功率的要求。
随着现代工业的发展，能源的紧缺，对电源的容量，效率及各方面性能要求越来越高，受电力电子器件的限制，单电源供电不但可靠性不高，而且无法实现超大容量供电，采用多个电源并联运行来提供大功率输出是电源技术发展的一个方向，均流技术是实现大功率电源和冗余电源的关键技术。
目前，国内采用多电源供电的模块，只见有各模块均流分配的，还没有电流任意比例分配的供电模块。这也就对供电的电源有了很高的要求，必受限于功率不相等的困惑。但是如果每个模块的供电电流可任意比例设定，那么就可以根据供电电源模块的功率来设定该模块的最大供电电流，形成每个模块按照任意比例来对负载供电，使供电模块的效率达到最大。
“开关电源模块并联”的应用是由于一台直流稳定电源输出的电压、电流、功率不能满足要求，因此在实用中采用模块化的构造方法，用一定规格的模块式电源，按照并联的方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。开关电源结合恒压恒流的技术，能够提高电源输出功率，增强带负载的能力，更好地提高能源的利用率，实现了节能的目的。
采用多个电源模块并联运行是解决开关电源大功率输出问题的一个有效方法，但是输出电流的分配控制是并联运行的关键。因此如何克服现有技术的不足是自动控制技术领域亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种多路不可控整流并联任意电流分配装置。该装置可以实现多路电路均流输出、任意比例输出，不同交流电压输入，以及多路电压的同时升降输出。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种多路不可控整流并联任意电流分配装置，包括：单片机、不可控整流电路I、不可控整流电路II、Boost电路I、Boost电路II、直流信号采样电路I、直流信号采样电路II、液晶显示模块、按键和基准单元；
不可控整流电路I输出与Boost电路I输入相连，不可控整流电路II输出与Boost电路II输入相连，Boost电路I、Boost电路II输出与母线相连，母线与负载相连；
单片机的PWM口分别与Boost电路I、Boost电路II相连；
直流信号采样电路I的一端与Boost电路I输出相连，直流信号采样电路I的另一端分别与单片机的AD口相连；
直流信号采样电路II的一端与Boost电路II输出相连，直流信号采样电路II的另一端分别与单片机的AD口相连；
液晶显示模块、按键、基准单元均与单片机相连。
进一步，优选的是，Boost电路I和Boost电路II结构相同，直流信号采样电路I6、直流信号采样电路II结构也相同。
进一步，优选的是，Boost电路I包括电容C1、C2、电感L、mos管V和二极管D；直流信号采样电路I包括电阻R1、R2、R3和运算放大器M。
电容C1正极与电感L、直流输入正极相连，电容C1负极与直流输入负极相连；
电感L另一端分别与二极管D正极、mos管V漏极相连，mos管V的栅极与单片机1的PWM口相连，mos管V的源极接地；
二极管D负极分别与电容C2正极、电阻R1相连，电容C2负极接地，电阻R1另一端分别与单片机1的AD口、电阻R2相连，电阻R2另一端接地；电阻R3串联在直流输出的负极上，运算放大器M的输入端并联在电阻R3两侧；运算放大器M输出端与单片机1的AD口相连。
进一步，优选的是，直流信号采样电路I包括电压采样模块、电流采样模块；电压采样模块、电流采样模块均与单片机相连。
进一步，优选的是，基准单元采用基准电压芯片LM1117。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本实用新型提供一种多路不可控整流并联任意电流分配装置，该装置结构新颖，不仅可以实现多路不同交流电压输入，直流均流输出，还可以任意电流比例输出。
（2）本实用新型装置还可实现多路电压的同时升降输出。
（3）本实用新型装置具有功耗小、体积小、重量轻等优点，且符合开关电源高频化、模块化和数字化的特点，易于推广应用。
附图说明
图1是该实用新型结构示意框图；
图2是本实用新型Boost电路I和直流信号采样电路I的电路图；
图中：1-单片机1，2-不可控整流电路I，3-不可控整流电路II，4-Boost电路I，5-Boost电路II，6-直流信号采样电路I，7-直流信号采样电路II，8-液晶显示模块，9-按键，10-基准单元，11-负载，V-mos管，R1、R2、R3-定值电阻，D-二极管，C1、C2-电容，M-运算放大器。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1~2所示，一种多路不可控整流并联任意电流分配装置，包括：单片机1、不可控整流电路I2、不可控整流电路II3、Boost电路I4、Boost电路II5、直流信号采样电路I6、直流信号采样电路II7、液晶显示模块8、按键9和基准单元10；
不可控整流电路I2输出与Boost电路I4输入相连，不可控整流电路II3输出与Boost电路II5输入相连，Boost电路I4、Boost电路II5输出与母线相连，母线与负载11相连；
单片机1的PWM口分别与Boost电路I4、Boost电路II5相连；
直流信号采样电路I6的一端与Boost电路I4输出相连，直流信号采样电路I6的另一端分别与单片机1的AD口相连；
直流信号采样电路II7的一端与Boost电路II5输出相连，直流信号采样电路II7的另一端分别与单片机1的AD口相连；
液晶显示模块8、按键9、基准单元10均与单片机1相连。
优选，Boost电路I4和Boost电路II5结构相同，直流信号采样电路I6、直流信号采样电路II7结构也相同。
优选，Boost电路I包括电容C1、C2、电感L、mos管V和二极管D；直流信号采样电路I6包括电阻R1、R2、R3和运算放大器M。
电容C1正极与电感L、直流输入正极相连，电容C1负极与直流输入负极相连；
电感L另一端分别与二极管D正极、mos管V漏极相连，mos管V的栅极与单片机1的PWM口相连，mos管V的源极接地；
二极管D负极分别与电容C2正极、电阻R1相连，电容C2负极接地，电阻R1另一端分别与单片机1的AD口、电阻R2相连，电阻R2另一端接地；电阻R3串联在直流输出的负极上，运算放大器M的输入端并联在电阻R3两侧；运算放大器M输出端与单片机1的AD口相连。
优选，直流信号采样电路I6包括电压采样模块、电流采样模块；电压采样模块、电流采样模块均与单片机相连。
优选，基准单元包括基准电压芯片LM1117。
本实用新型中不可控整流电路I2、不可控整流电路II3指交流通过二极管整流为直流电的电路，泛指一类整流电流，本实用新型对此结构不做具体限制，采用现有产品即可。本实用新型中单片机1优选采用STC12C5A60S2系列产品。本实用新型中液晶显示模块8采用MzLH03-12864型号产品。
本实用新型的原理为：
根据设定输出电压、直流信号采样电路I6、直流信号采样电路II7，单片机1分别控制Boost电路I4和Boost电路II5，实现不同交流电压输入，同一直流电压输出。
通过固定一路Boost电路I4输出电压有效值，单片机1微调其另一路Boost电路II5输出电压有效值的方法达到自动均流和任意比例分流自动调节的目的。
具体为：根据液晶显示模块8提示，通过按键9设定输出电流I1和I2的比例；当单片机1采样Boost电路I4、Boost电路II5输出的电流，当所采集的电流没有达到设定值时，单片机1通过调节PWM输出，使Boost电路II5的输出电压在要求的范围内上升（或下降），从而达到该路输出电流的目的。
该多路不可控整流并联任意电流分配装置的步骤为：
第一步：不可控整流电路I2、不可控整流电路II3的交流输入和负载11接入，开始工作。
第二步：通过调整按键9设置输出电流I1和I2的比值为1:1，Boost电路I4和Boost电路II5开始输出，直流信号采样电路I6、直流信号采样电路II7采样电压、电流信号给单片机1，经单片机1处理后，液晶显示模块8分别显示输出电压、电流值，单片机1输出PWM控制Boost电路II5的输出电压，使输电电流I1和I2的比值为1:1。
若通过调整按键9设置输电电流I1和I2的比值为1:2，Boost电路I4和Boost电路II5开始输出，直流信号采样电路I6、直流信号采样电路II7采样电压、电流信号给单片机1，单片机1分析处理后，液晶显示模块8分别显示输出电压、电流值，单片机1输出PWM控制Boost电路II5的输出电压，使输电电流I1和I2的比值为1:2；其他I1和I2的比值同理得。同理，也可以调节Boost电路I4。
第三步：若不可控整流电路I2、不可控整流电路II3的交流输入大小不等，可以通过单片机1调整Boost电路II5输出的直流电压，使Boost电路II5和Boost电路I4输出的电压相等，即两路均流输出。
上述采样过程中，首先对该装置调整测量精度，基准单元10由基准电压芯片LM1117提供3.3V的采样基准电压，利用单片机的AD采样端口采样3.3V电压，采样得到的采样值为Uo，然后直流信号采样电路采样所要得到的电压为U1，那么实际采样电压为U2，则U2=（U1×3.3V）/Uo，此外还采用多次采样求取平均值，大大提高了采样的精确度，使输出的电流精确度也大大提高。
上述Boost电路中的稳压或调压过程是通过单片机1实时检测输出电压，然后自动调节输出的PWM波来使输出电压稳定。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种多路不可控整流并联任意电流分配装置，其特征在于，包括：单片机（1）、不可控整流电路I（2）、不可控整流电路II（3）、Boost电路I（4）、Boost电路II（5）、直流信号采样电路I（6）、直流信号采样电路II（7）、液晶显示模块（8）、按键（9）和基准单元（10）；
不可控整流电路I（2）输出与Boost电路I（4）输入相连，不可控整流电路II（3）输出与Boost电路II（5）输入相连，Boost电路I（4）、Boost电路II（5）输出与母线相连，母线与负载（11）相连；
单片机（1）的PWM口分别与Boost电路I（4）、Boost电路II（5）相连；
直流信号采样电路I（6）的一端与Boost电路I（4）输出相连，直流信号采样电路I（6）的另一端分别与单片机（1）的AD口相连；
直流信号采样电路II（7）的一端与Boost电路II（5）输出相连，直流信号采样电路II（7）的另一端分别与单片机（1）的AD口相连；
液晶显示模块（8）、按键（9）、基准单元（10）均与单片机（1）相连。
2.根据权利要求1所述的多路不可控整流并联任意电流分配装置，其特征在于：Boost电路I（4）和Boost电路II（5）结构相同，直流信号采样电路I（6）、直流信号采样电路II（7）结构也相同。
3.根据权利要求2所述的多路不可控整流并联任意电流分配装置，其特征在于：Boost电路I（4）包括电容C1、C2、电感L、mos管V和二极管D；直流信号采样电路I（6）包括电阻R1、R2、R3和运算放大器M；
电容C1正极与电感L、直流输入正极相连，电容C1负极与直流输入负极相连；
电感L另一端分别与二极管D正极、mos管V漏极相连，mos管V的栅极与单片机1的PWM口相连，mos管V的源极接地；
二极管D负极分别与电容C2正极、电阻R1相连，电容C2负极接地，电阻R1另一端分别与单片机1的AD口、电阻R2相连，电阻R2另一端接地；电阻R3串联在直流输出的负极上，运算放大器M的输入端并联在电阻R3两侧；运算放大器M输出端与单片机1的AD口相连。
4.根据权利要求2所述的多路不可控整流并联任意电流分配装置，其特征在于：直流信号采样电路I（6）包括电压采样模块、电流采样模块；电压采样模块、电流采样模块均与单片机相连。
5.根据权利要求1所述的多路不可控整流并联任意电流分配装置，其特征在于：基准单元采用基准电压芯片LM1117。
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Cited By (2)
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| CN113258558A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-13 | 云南电力试验研究院(集团)有限公司 | 一种多路不可控整流并联任意电流分配装置 |
| CN113258558B (zh) * | 2021-05-24 | 2024-05-24 | 云南电力试验研究院(集团)有限公司 | 一种多路不可控整流并联任意电流分配装置 |
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- 2021-05-24 CN CN202121121325.7U patent/CN215733482U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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Legal Events
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