CN218124368U - 一种多模块并联均流控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种多模块并联均流控制电路，包括至少两个电源模块以及各个电源模块分别对应的各个控制电路；该电源模块的采样电压传输至该控制电路的第一输入端，该控制电路的第二输入端接入比较模块中的采样电压；该控制电路的第一输入端连接至同相加法电路的第一同相输入端，该控制电路的第二输入端连接至该同相加法电路的第二同相输入端，该同相加法电路的输出端还连接至第三运算放大器的反相输入端，采样电压还连接至该第三运算放大器的同相输入端，并通过第四运算放大器的输出电压用于对电源模块的输出进行控制。本申请解决了现有的多电源模块并联均流电路的线路相对复杂且容易造成资源浪费的问题，简化了电路结构，节约了资源。

Description

一种多模块并联均流控制电路

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及一种多模块并联均流控制电路。

背景技术

电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，电源的并联主要是为了增大驱动能力，也即增大最终的输出电流，而并联电源的均流 (Current Sharing)控制技术则是实现大功率电源系统的关键。

目前，现有的多电源模块并联均流电路主要采用均流芯片的电路法以及采用基于数字控制的均流电路法。其中，针对采用均流芯片的电路法，线路简单且节约资源的控制电路，其相对的均流效果差；而均流效果好的控制电路，其相对的线路相对复杂且容易造成资源的浪费；针对采用基于数字控制的均流电路法，该基于数字控制的均流电路法通过采样输出电流后经过软件算法控制对应电源模块的输出电流，均流精度很高，但控制算法复杂、运算量比较大、并且也会造成资源的浪费。

因此，在上述方案中，现有的多电源模块并联均流电路的线路相对复杂且容易造成资源的浪费。

实用新型内容

本申请提供了一种多模块并联均流控制电路，该电路结构简单，且在均流控制时，不需要设置主从模块，避免了多电源并联的主模块不工作时需要重新设定主模块的问题，且可以减少资源的浪费，该技术方案如下。

本申请提供了一种多模块并联均流控制电路，所述电路中包括至少两个电源模块以及各个电源模块分别对应的各个控制电路；

针对每个电源模块以及所述电源模块对应的控制电路，所述电源模块的采样电压传输至所述控制电路的第一输入端；所述控制电路的第二输入端接入比较模块中的采样电压；所述比较模块为所述至少两个电源模块中，除所述电源模块外的一个电源模块；

所述控制电路的第一输入端连接至同相加法电路的第一同相输入端；所述控制电路的第二输入端连接至所述同相加法电路的第二同相输入端；

所述同相加法电路的输出端还通过第十电阻R10连接至第三运算放大器U3的反相输入端；

所述采样电压还通过第十一电阻R11连接至所述第三运算放大器U3 的同相输入端；

所述第三运算放大器U3的输出端通过第十四电阻R14连接至第四运算放大器U4的反向输入端；所述第四运算放大器U4的同相输入端接地；所述第四运算放大器U4的输出电压用于对所述电源模块的输出进行控制。

在一种可能的实施方式中，所述电源模块中包括采样电路；所述电源模块的输出电流通过第一电阻R1接地；

所述采样电路中的第一运算放大器U1的同相输入端通过所述第一电阻R1接地；所述第一运算放大器U1的反相输入端通过第二电阻R2接地；

所述第一运算放大器U1的反相输入端还通过第三电阻R3连接至所述第一运算放大器U1的输出端；

所述第一运算放大器U1的输出端输出采样电压。

在一种可能的实施方式中，所述同相加法电路包括第二运算放大器、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及第七电阻R7；

所述控制电路的第一输入端连接至所述同相加法电路的第一同相输入端，以通过所述第四电阻R4连接至所述第二运算放大器U2的同相输入端；

所述控制电路的第二输入端连接至所述同相加法电路的第二同相输入端，以通过所述第五电阻R5连接至所述第一运算放大器U1的同相输入端；

所述第二运算放大器U2的反相输入端通过所述第六电阻R6接地；所述第二运算放大器U2的输出端依次通过所述第七电阻R7以及所述第六电阻R6接地；

所述第二运算放大器U2的输出端为所述同相加法电路的输出端。

在一种可能的实施方式中，所述第二运算放大器U2的输出端还依次通过第八电阻R8以及第九电阻R9接地。

在一种可能的实施方式中，所述控制电路的第一输入端还依次通过所述第十一电阻R11以及第十二电阻R12接地。

在一种可能的实施方式中，所述第三运算放大器U3的输出端还通过第十三电阻R13连接至所述第三运算放大器U3的反相输入端；

所述第四运算放大器U4的输出端还通过第十五电阻R15连接至所述第四运算放大器U4的反相输入端。

在一种可能的实施方式中，所述第四运算放大器U4的输出端还依次通过第十六电阻R16以及第十七电阻R17接地；所述第十七电阻R17上的电压用于对所述电源模块的输出进行控制。

在一种可能的实施方式中，当所述电路中包括两个电源模块时，第1 个电源模块为第2个电源模块的比较模块，且所述第2个电源模块也为所述第1个电源模块的比较模块。

在一种可能的实施方式中，当所述电路中包括N个电源模块时，第K 个电源模块为第K-1个电源模块的比较模块；N≥K＞1，且K，N为整数。

在一种可能的实施方式中，第1个电源模块为第N个电源模块的比较模块。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

该多模块并联均流控制电路中包括至少两个电源模块以及各个电源模块分别对应的各个控制电路；针对每个电源模块以及该电源模块对应的控制电路，该电源模块的采样电压传输至该控制电路的第一输入端；该控制电路的第二输入端接入比较模块中的采样电压；该控制电路的第一输入端连接至同相加法电路的第一同相输入端，该控制电路的第二输入端连接至该同相加法电路的第二同相输入端，该同相加法电路的输出端还通过第十电阻连接至第三运算放大器的反相输入端，采样电压还通过第十一电阻连接至该第三运算放大器的同相输入端，该第三运算放大器的输出端通过第十四电阻连接至第四运算放大器的反向输入端，该第四运算放大器的同相输入端接地，该第四运算放大器的输出电压用于对电源模块的输出进行控制。在上述方案中，控制电路的电路结构简单，不需要复杂的软件运算，并且每个电源模块都可以是并联多电源模块均流控制的主机，不需要设置主从模块，并机的最大数量可根据需要合理配置，避免了多电源并联的主模块不工作时需要重新设定主模块的问题，且可减少资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种多模块并联均流控制电路的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的两个电源模块并联的均流母线的接法示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的多电源模块并联的均流母线的接法示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应理解，在本申请实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。

图1是根据一示例性实施例示出的一种多模块并联均流控制电路的结构示意图，如图1所示，该电路中包括至少两个电源模块以及各个电源模块分别对应的各个控制电路。

针对每个电源模块以及该电源模块对应的控制电路，该电源模块的采样电压传输至该控制电路的第一输入端；该控制电路的第二输入端接入比较模块中的采样电压；该比较模块为该至少两个电源模块中，除该电源模块外的一个电源模块；

该控制电路的第一输入端连接至同相加法电路的第一同相输入端；该控制电路的第二输入端连接至该同相加法电路的第二同相输入端；

该同相加法电路的输出端还通过第十电阻R10连接至第三运算放大器 U3的反相输入端；

该采样电压还通过第十一电阻R11连接至该第三运算放大器U3的同相输入端；

该第三运算放大器U3的输出端通过第十四电阻R14连接至第四运算放大器U4的反向输入端；该第四运算放大器U4的同相输入端接地；该第四运算放大器U4的输出电压用于对该电源模块的输出进行控制。

进一步的，每个控制电路分别集成于该控制电路对应的电源模块的内部，因此，每个控制电路都有其对应的电源模块。其次，针对任一电源模块对应的控制电路，该电源模块的原始采样电压V1由图1中的第一电阻 R1获取，即该第一电阻R1用于对该电源模块的输出电压进行采样，经第一运算放大器U1放大后生成该电源模块的采样电压Vi。

进一步的，该控制电路的第一输入端，用于接收该控制电路对应的电源模块所输出的采样电压Vi，该控制电路的第二输入端，用于接收该电源模块对应的比较模块所输出的采样电压Vi，该同相加法电路包括第二运算放大器U2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及第七电阻R7，在一种可能的情况下，该同相加法电路的第一同相输入端与该控制电路的第一输入端重叠，该同相加法电路的第二同相输入端与该控制电路的第二输入端重叠。

针对每个电源模块，该电源模块的均流端子包括Vi信号端子以及 Vshare信号端子，该Vi信号端子用于输出该电源模块的输出电流信号Vi (即上述的采样电压Vi)，该Vshare信号端子用于输入比较模块的输出电流信号Vshare(即比较模块所输出的采样电压Vi)。简单来说，该电源模块的输出电流信号Vi是另一台电源模块(即比较模块)的输出电流信号 Vshare，比较模块的输出电流信号Vi是该比较模块对应的电源模块的输出电流信号Vshare。

进一步的，该第四运算放大器U4的输出电压经过分压电路后得到的电压调节信号Ve，并接入主控芯片或者主控DSP，该控制电路将电压调节信号Ve反馈给对应的电源模块的主控芯片或者主控DSP，该电源模块的主控芯片或者主控DSP会根据得到的电压调节信号Ve来调节电源模块的输出电压大小，并通过调节电源模块输出电压的大小来调节电源模块输出电流的大小。

在一种可能的实施方式中，该电源模块中包括采样电路；该电源模块的输出电流通过第一电阻R1接地；

该采样电路中的第一运算放大器U1的同相输入端通过该第一电阻R1 接地；该第一运算放大器U1的反相输入端通过第二电阻R2接地；

该第一运算放大器U1的反相输入端还通过第三电阻R3连接至该第一运算放大器U1的输出端；

该第一运算放大器U1的输出端输出采样电压。

进一步的，该电源模块的输出电流为图1中的Iout，该采样电路结构简单，容易实现。

在一种可能的实施方式中，该同相加法电路包括第二运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻以及第七电阻；

该控制电路的第一输入端连接至该同相加法电路的第一同相输入端，以通过该第四电阻R4连接至该第二运算放大器U2的同相输入端；

该控制电路的第二输入端连接至该同相加法电路的第二同相输入端，以通过该第五电阻R5连接至该第一运算放大器U1的同相输入端；

该第二运算放大器U2的反相输入端通过该第六电阻R6接地；该第二运算放大器U2的输出端依次通过该第七电阻R7以及该第六电阻R6接地；

该第二运算放大器U2的输出端为该同相加法电路的输出端。

在一种可能的实施方式中，该第二运算放大器U2的输出端还依次通过第八电阻R8以及第九电阻R9接地。

在一种可能的实施方式中，该控制电路的第一输入端还依次通过该第十一电阻R11以及第十二电阻R12接地。

在一种可能的实施方式中，该第三运算放大器U3的输出端还通过第十三电阻R13连接至该第三运算放大器U3的反相输入端；

该第四运算放大器U4的输出端还通过第十五电阻R15连接至该第四运算放大器U4的反相输入端。

在一种可能的实施方式中，该第四运算放大器U4的输出端还依次通过第十六电阻R16以及第十七电阻R17接地；该第十七电阻R17上的电压用于对该电源模块的输出进行控制。

在一种可能的实施方式中，当该电路中包括两个电源模块时，第1个电源模块为第2个电源模块的比较模块，且该第2个电源模块也为该第1 个电源模块的比较模块。

在一种可能的实施方式中，当该电路中包括N个电源模块时，第K个电源模块为第K-1个电源模块的比较模块；N≥K＞1，且K，N为整数。

在一种可能的实施方式中，第1个电源模块为第N个电源模块的比较模块。

进一步的，针对每个电源模块，该电源模块的均流端子包括Vi信号端子以及Vshare信号端子，当该多电源模块并联电路包括有两台电源模块时，如图2所示两个电源模块并联的均流母线的接法示意图，第1个电源模块 B1的Vi信号端子接到第2个电源模块B2的Vshare信号端子，第1个电源模块B1的Vshare信号端子接到第2个电源模块B2的Vi信号端子。每个电源模块会根据自身的输出电流与另一个电源模块(比较模块)的输出电流之间的差值来相互调节。

当该多电源模块并联电路包括有N个电源模块时，如图3所示的多电源模块并联的均流母线的接法示意图，第1个电源模块BS-1的Vshare信号端子接到第2个电源模块BS-2的Vi信号端子，第2个电源模块BS-2的 Vshare信号端子接到第3个电源模块机BS-3的Vi信号端子，均流母线依次循环交叉下去，第N-2个电源模块BS-N-2的Vshare信号端子接到第N-1个电源模块BS-N-1的Vi信号端子，第N-1个电源模块BS-N-1的Vshare 信号端子接到第N个电源模块BS-N的Vi信号端子，最后第N个电源模块的Vshare信号端子反接回第1个电源模块的Vi信号端子，形成一个均流母线的闭环接法。第1个电源模块的输出电流会调节第2个电源模块的输出电流，第2个电源模块的输出电流会调节第三台机的输出电流，依次循环下去，第N-1个电源模块的输出电流会调节第N个电源模块的输出电流，第N个电源模块的输出电流又返回去调节第1个电源模块的输出电流，达到所有电源模块的输出电流的依次循环调节，只用一种硬件电路就能实现均流控制调节量的运算。

基于图1所示的多模块并联均流控制电路的结构示意图，其工作原理可以如下所示：

采用第一电阻R1对该电源模块的输出电流Iout进行采样，输出原始采样电压V1，V1＝Io*R1，Io即为输出电流Iout；第一运算放大器U1对原始采样电压进行放大，输出采样电压Vi，Vi＝V1*R3/R2。

第二运算放大器U2把采样电压Vi与另一个电源模块(该电源模块相对应的比较模块)的采样电压Vi(即比较模块的输出电流信号Vshare)相加，得到加值信号Va，Va＝Vi+Vshare，该加值信号V再经过第八电阻R8 以及第九电阻R9分压得到两个电源模块(该电源模块以及其相对应的比较模块)的平均电流信号Vb，Vb＝Va*R9/(R8+R9)＝0.5Va；并且该第八电阻R8以及该第九电阻R9之间的阻值相同，其次，图1中的第四电阻R4以及该第五电阻R5之间的阻值相同，图1中的第六电阻R6以及该第七电阻R7 之间的阻值也相同。

平均电流信号Vb经过第三运算放大器U3与该电源模块的输出采样电压Vi进行比较，得到该电源模块的输出电流与两个电源模块(该电源模块以及其相对应的比较模块)输出电流均值的电流差值Vc，Vc＝Vi-Vb；并且图1中的第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12以及第十三电阻R13之间的阻值相同。

第四运算放大器U4对输出电流差值Vc进行放大，得到放大后的Vd， Vd＝-Vc*R15/R14，通过第十六电阻R16和第十七电阻R17分压得到该电源模块的电压调节信号Ve，Ve＝Vd*R17/(R16+R17)，电压调节信号Ve反馈给该电源模块的主控芯片或者主控DSP，该电源模块的主控芯片或者主控 DSP会根据得到的电压调节信号Ve来调节该电源模块的输出电压大小，通过调节该电源模块输出电压的大小来调节该电源模块输出电流的大小，该多模块并联均流控制电路的运算部分简单，不需要复杂的软件运算，并且各个电源模块均流后的输出电压纹波和输出电流纹波较小。

该电源模块的主控芯片可以是模拟控制芯片，也可以是数字控制芯片，数字芯片控制芯片可以为DSP芯片或MCU芯片等。在模拟芯片控制电路中，根据电压调节信号Ve来调节该电源模块的输出电压，电压调节信号 Ve为正值时调高该电源模块的输出电压，电压调节信号Ve为负值时调低该电源模块的输出电压，输出电压的调节量是根据电压调节信号Ve的绝对值大小来决定的；在数字控制电路中，也可以根据电压调节信号Ve来调节该电源模块的输出电压，减少很多运算量，每个电源模块都可以是主电源模块，也不用设置主从电源模块，避免主电源模块不工作时需要从新设定主电源模块的问题，并且电源模块的并机的最大数量在理论上没有限制，在实际上可以根据需要进行合理配置。

综上所述，该多模块并联均流控制电路中包括至少两个电源模块以及各个电源模块分别对应的各个控制电路；针对每个电源模块以及该电源模块对应的控制电路，该电源模块的采样电压传输至该控制电路的第一输入端；该控制电路的第二输入端接入比较模块中的采样电压；该控制电路的第一输入端连接至同相加法电路的第一同相输入端，该控制电路的第二输入端连接至该同相加法电路的第二同相输入端，该同相加法电路的输出端还通过第十电阻连接至第三运算放大器的反相输入端，采样电压还通过第十一电阻连接至该第三运算放大器的同相输入端，该第三运算放大器的输出端通过第十四电阻连接至第四运算放大器的反向输入端，该第四运算放大器的同相输入端接地，该第四运算放大器的输出电压用于对电源模块的输出进行控制。在上述方案中，控制电路的电路结构简单，不需要复杂的软件运算，并且每个电源模块都可以是并联多电源模块均流控制的主机，不需要设置主从模块，并机的最大数量可根据需要合理配置，避免了多电源并联的主模块不工作时需要重新设定主模块的问题，且可减少资源的浪费。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种多模块并联均流控制电路，其特征在于，所述电路中包括至少两个电源模块以及各个电源模块分别对应的各个控制电路；

针对每个电源模块以及所述电源模块对应的控制电路，所述电源模块的采样电压传输至所述控制电路的第一输入端；所述控制电路的第二输入端接入比较模块中的采样电压；所述比较模块为所述至少两个电源模块中，除所述电源模块外的一个电源模块；

所述控制电路的第一输入端连接至同相加法电路的第一同相输入端；所述控制电路的第二输入端连接至所述同相加法电路的第二同相输入端；

所述同相加法电路的输出端还通过第十电阻R10连接至第三运算放大器U3的反相输入端；

所述采样电压还通过第十一电阻R11连接至所述第三运算放大器U3的同相输入端；

所述第三运算放大器U3的输出端通过第十四电阻R14连接至第四运算放大器U4的反向输入端；所述第四运算放大器U4的同相输入端接地；所述第四运算放大器U4的输出电压用于对所述电源模块的输出进行控制。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电源模块中包括采样电路；所述电源模块的输出电流通过第一电阻R1接地；

所述采样电路中的第一运算放大器U1的同相输入端通过所述第一电阻R1接地；所述第一运算放大器U1的反相输入端通过第二电阻R2接地；

所述第一运算放大器U1的反相输入端还通过第三电阻R3连接至所述第一运算放大器U1的输出端；

所述第一运算放大器U1的输出端输出采样电压。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述同相加法电路包括第二运算放大器、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及第七电阻R7；

所述控制电路的第一输入端连接至所述同相加法电路的第一同相输入端，以通过所述第四电阻R4连接至所述第二运算放大器U2的同相输入端；

所述控制电路的第二输入端连接至所述同相加法电路的第二同相输入端，以通过所述第五电阻R5连接至第一运算放大器U1的同相输入端；

所述第二运算放大器U2的反相输入端通过所述第六电阻R6接地；所述第二运算放大器U2的输出端依次通过所述第七电阻R7以及所述第六电阻R6接地；

所述第二运算放大器U2的输出端为所述同相加法电路的输出端。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二运算放大器U2的输出端还依次通过第八电阻R8以及第九电阻R9接地。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述控制电路的第一输入端还依次通过所述第十一电阻R11以及第十二电阻R12接地。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第三运算放大器U3的输出端还通过第十三电阻R13连接至所述第三运算放大器U3的反相输入端；

所述第四运算放大器U4的输出端还通过第十五电阻R15连接至所述第四运算放大器U4的反相输入端。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第四运算放大器U4的输出端还依次通过第十六电阻R16以及第十七电阻R17接地；所述第十七电阻R17上的电压用于对所述电源模块的输出进行控制。

8.根据权利要求1至7任一所述的电路，其特征在于，当所述电路中包括两个电源模块时，第1个电源模块为第2个电源模块的比较模块，且所述第2个电源模块也为所述第1个电源模块的比较模块。

9.根据权利要求1至7任一所述的电路，其特征在于，当所述电路中包括N个电源模块时，第K个电源模块为第K-1个电源模块的比较模块；N≥K＞1，且K，N为整数。

10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，第1个电源模块为第N个电源模块的比较模块。

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