CN201813159U

CN201813159U - 一种可双向调整输出电压的电源并机均流电路

Info

Publication number: CN201813159U
Application number: CN2010205450238U
Authority: CN
Inventors: 张希俊; 尚倩; 梁涛; 王庆元; 焦海清; 韩玉杰
Original assignee: SHENZHEN GUOYAO ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd; Shijiazhuang Guoyuo Electrnic Science & Technology Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN GYE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.; Shijiazhuang Guoyao Eletronic Co ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2020-09-28

Abstract

一种可双向调整输出电压的电源并机均流电路，用于提高并联电源的稳定性。其技术方是：它由多个结构相同的均流单元构成，每个均流单元对应并联电源中的一个电源模块，所述均流单元的构成中包括电流信号放大器，射随放大器和误差放大器，所述电流信号放大器的输入端接电源模块的输出电流采样电阻，输出端接误差放大器的负向输入端，并经射随放大器接多个均流单元共用的均流母线，所述误差放大器的正向输入端接均流母线，输出端接电源模块的反馈网络。本实用新型将传统并联电源中对每个电源模块输出电压的单向调整改为双向调整，有效避免了输出电压漂移和电压抬高现象的发生，大大提高了并联电源的稳定性。

Description

一种可双向调整输出电压的电源并机均流电路

技术领域

本实用新型涉及一种将多个直流电源并联连接时保证各电源输出电流均衡的控制电路，属电源技术领域。

背景技术

随着设备集成化程度的不断提高以及大规模存储技术的广泛应用，现代设备对电源供电电流的要求越来越大。由于采用单台电源供电较为困难，所以大功率设备一般将几台或者十几台电源模块组成冗余系统，由它们共同提供负载所需的功率或电流，所有电源模块共同均分负载，这就要求电源有完善而稳定的均流控制电路。

最早的并联电源利用电源本身的负载变化率以及隔直二极管实现自然均流，此方法不需要复杂的控制电路，仅需在每个电源模块的输出端增加一支隔直二极管即可，简单易行，但是其均流效果较差，在两台电源输出电压相差较多时尤为突出。后来出现了专用的均流控制芯片，例如UC3902等，其原理为最大电流均流法，既以并联系统中输出电流最大的电源模块为基准，调高其它模块的输出电压，使其它模块输出的电流与之相同，这样虽然较好地实现了电源的并机均流功能，但是由于其内部电流信号放大倍数为一定值（约40倍），而且对输出电压为单向调整，既只能将输出电流较小的电源模块的电压调高，以增大其输出电流，所以在多台电源并机的情况下，容易出现电源输出电压漂移或电压抬高的现象（这是由于原电路只能将输出电流较小的电源模块输出电压调高，以跟随并联系统中输出电流最大的电源模块）。后来又出现了由运算放大器以及相关阻容元件组成的均流电路，虽然解决了电流信号放大倍数的问题，但输出电压的调整仍为单向调整，同样不能避免在多台电源并机的情况下，容易出现电源输出电压漂移及并机时电压抬高的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可双向调整输出电压的电源并机均流电路，以避免输出电压漂移和电压抬高现象的发生，提高并联电源的稳定性。

本实用新型所称问题是以下述技术方案实现的：

一种可双向调整输出电压的电源并机均流电路，由多个结构相同的均流单元构成，每个均流单元对应并联电源中的一个电源模块，所述均流单元的构成中包括电流信号放大器，射随放大器和误差放大器，所述电流信号放大器的输入端接电源模块的输出电流采样电阻，输出端接误差放大器的负向输入端，并经射随放大器接多个均流单元共用的均流母线，所述误差放大器的正向输入端接均流母线，输出端接电源模块的反馈网络。

上述可双向调整输出电压的电源并机均流电路，所述电流信号放大器由第一运算放大器、第一电容、两个电位器和六个电阻组成，第一运算放大器的正向输入端和负向输入端分别经第一电阻和第二电阻接电源模块的输出电流采样电阻的两端，第一电容和第三电阻并联于电流采样电阻上，调零电位器接于第一运算放大器的1脚和8脚之间，其滑动端接电源正极，增益调整电位器先与第四电阻并联，再与第五电阻串联后接于第一运算放大器的负向输入端与输出端之间，第一运算放大器的输出端经第六电阻接射随放大器的输入端及误差放大器的负向输入端；所述射随放大器由第二运算放大器和三个电阻构成，第二运算放大器的正向输入端经第七电阻接电流信号放大器的输出信号，输出端经第八电阻接均流母线，第九电阻接于第二运算放大器的负向输入端和输出端之间；所述误差放大器由第三运算放大器、第二电容和两个电阻构成，第三运算放大器的正向输入端接均流母线，负向输入端接电流信号放大器的输出信号，输出端经第十电阻接电源模块的反馈网络，第十一电阻和第二电容并联后接于第三运算放大器的负向输入端和输出端之间。

上述可双向调整输出电压的电源并机均流电路，所述均流单元的构成中还包括均流母线控制电路，所述均流母线控制电路由两个MOS管构成，两个MOS管串联连接于均流母线与均流单元之间，它们的栅极接控制信号，第十二电阻是栅极上拉电阻。

上述可双向调整输出电压的电源并机均流电路，所述均流单元的构成中还包括箝位保护电路，所述箝位保护电路由箝位稳压管、第三电容和两个电阻构成，所述箝位稳压管与第十三电阻并联连接后接于第三运算放大器的正向输入端与参考地之间，第三电容和第十四电阻并联连接后接于参考地与第三运算放大器的负向输入端之间。

本实用新型利用通过均流母线连接在一起的多个均流单元分别对并联电源中的每个电源模块的输出电压进行双向调节，使并联电源中各个电源模块的输出电流基本相等。电流信号放大器用于将电源模块输出电流采样电阻输出的微弱电压信号放大，得到幅度合适且与电源输出电流成线性关系的电压值。射随放大器用于提高该信号的输出阻抗并将其送给该电源的均流母线，为均流母线提供均流电压。误差放大器用于将该信号与均流母线电压进行比较，并向电源的反馈网络输出电流的误差信号，以调整电源的输出电压和电流。

本实用新型将传统并联电源中对每个电源模块输出电压的单向调整改为双向调整，有效避免了输出电压漂移和电压抬高现象的发生，大大提高了并联电源的稳定性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1是本实用新型的电原理框图；

图2是均流单元的电原理图。

图中各标号为：F1、F2、F3、运算放大器；D、箝位稳压管；VR1、调零电位器；VR2、增益调整电位器；R、输出电流采样电阻；R1～R14、电阻；C1、C2、C3、电容；V1、V2、 MOS管。

图中各网络标号为：IS+、输出电流采样电阻正；IS-、输出电流采样电阻负；VCC+ 、辅助电源+12V；VCC- 、辅助电源-12V；SHARE、均流母线；SHARE_CTRL、均流母线控制信号；-48V、参考地；SHARE_T、均流误差信号。

具体实施方式

本实用新型由电流信号放大器（主要包括第一运算放大器F1、调零电位器VR1、增益调整电位器VR2）、射随放大器（主要包括第二运算放大器F2）、均流母线控制电路、误差放大器（主要包括第三运算放大器F3）和箝位保护电路（主要包括箝位稳压管D）。电流信号放大器的正负输入端分别接于输出电流采样电阻R的两端，其输出端接射随放大器的输入端，同时接入误差放大器的负向输入端。射随放大器的输出端接误差放大器的正向输入端，同时经过开关均流母线控制电路向均流母线送出均流电压信号。当多个电源模块并联时，所有电源模块的均流电压信号将连接在一起，形成一条母线，称为均流母线。误差放大器的正负输入端分别接于射随放大器的输出端和电流信号放大器的输出端。箝位电路将均流电压信号电压箝位到一定范围，防止均流母线电压的波动影响电源输出。误差放大器的输出端接到开关电源的反馈网络。

本实用新型的工作原理：电源的输出电流经输出电流采样电阻R采样后，转化为微弱的电压信号，送至电流信号放大器的输入端，由电流信号放大器将微弱的电压信号放大，通过增益调整电位器VR2调节电流信号放大器的放大倍数，得到合适的电压值；通过调节调零电位器VR1使得放大的信号与电源输出电流成线性关系。放大后的信号经射随放大器提高输出阻抗后送给该电源的均流母线，为均流母线提供均流电压。同时，电流信号放大器的输出端接误差放大器的反向输入端，误差放大器将放大后的电流信号与其正向输入端的均流母线电压进行比较，并将输出的电流误差信号送到电源的反馈网络，以调整电源的输出，使得并机的电源输出电流达到相同的稳定值。

参看图1，在多个电源模块并机时，所有电源模块的均流电压信号将连接在一起，就单个电源模块来说，均流母线既向外提供电压，又采集其他电源的均流母线电压。多台模块的电压略有差异，输出电压有高有低，输出电压高的模块输出电流大。其中输出电流大的模块其均流母线电压亦高，此时其它电源的均流母线电压低于自身放大后的电流信号，既误差放大器的正向输入端电压低于反向输入端电压，误差放大器输出低电平，降低本电源模块的输出电压，减小输出电流，达到均流的目的。输出电流小的模块其均流母线电压亦低，此时其它电源的均流母线电压高于自身放大后的电流信号，既误差放大器的正向输入端电压高于反向输入端电压，误差放大器输出高电平，升高本电源模块的输出电压，增大本电源模块的输出电流，达到均流的目的。

均流母线的控制电路可在特定的条件下关闭均流母线，防止均流电路给电源带来不良影响。例如，在电源开机过程中，先将均流母线关闭，等到电源模块的输出上升到额定电压后再将均流母线打开，调整并机电流，防止在开机过程中均流电路对输出电压造成影响，导致上电波形不平滑。

本实用新型能对电源输出电压进行双向调整，解决了以往电路单向调整的弊端，使得并机电源的输出电压更稳定，均流度更高，工作更可靠。

参看图2，第一运算放大器F1的输入端接输出电流采样电阻的两端（IS+、IS-），放大后的电流信号一路直接送给第三运算放大器F3的负向输入端，另一路经第二运算放大器F2后给均流母线，同时连接第三运算放大器F3的正向输入端。当电源并机工作时，多台电源模块的均流母线连接在一起的。如果某电源模块的输出电流小于其他电源模块，其第三运算放大器F3的正向输入端电压将高于反向输入端电压，第三运算放大器F3的输出端电压将抬高，由于第三运算放大器F3的输出端接于电源模块的反馈网络，因而将使电源模块的输出电压升高，加大输出电流。如果某电源模块的输出电流大于其他电源，其第三运算放大器F3的正向输入端将低于反向输入，第三运算放大器F3的输出端电压将降低，使电源模块的输出电压降低，减少输出电流，达到均流的目的。

Claims

1.一种可双向调整输出电压的电源并机均流电路，其特征是，它由多个结构相同的均流单元构成，每个均流单元对应并联电源中的一个电源模块，所述均流单元的构成中包括电流信号放大器，射随放大器和误差放大器，所述电流信号放大器的输入端接电源模块的输出电流采样电阻（R），输出端接误差放大器的负向输入端，并经射随放大器接多个均流单元共用的均流母线，所述误差放大器的正向输入端接均流母线，输出端接电源模块的反馈网络。

2.根据权利要求1所述可双向调整输出电压的电源并机均流电路，其特征是，所述电流信号放大器由第一运算放大器（F1）、第一电容（C1）、两个电位器和六个电阻组成，第一运算放大器（F1）的正向输入端和负向输入端分别经第一电阻（R1）和第二电阻（R2）接电源模块的输出电流采样电阻（R）的两端，第一电容和第三电阻并联于电流采样电阻上，调零电位器接于第一运算放大器的1脚和8脚之间，其滑动端接电源正极，增益调整电位器（VR2）先与第四电阻（R4）并联，再与第五电阻（R5）串联后接于第一运算放大器（F1）的负向输入端与输出端之间，第一运算放大器（F1）的输出端经第六电阻（R6）接射随放大器的输入端及误差放大器的负向输入端；所述射随放大器由第二运算放大器（F2）和三个电阻构成，第二运算放大器（F2）的正向输入端经第七电阻（R7）接电流信号放大器的输出信号，输出端经第八电阻（R8）接均流母线，第九电阻（R9）接于第二运算放大器（F2）的负向输入端和输出端之间；所述误差放大器由第三运算放大器（F3）、第二电容（C2）和两个电阻构成，第三运算放大器（F3）的正向输入端接均流母线，负向输入端接电流信号放大器的输出信号，输出端经第十电阻（R10）接电源模块的反馈网络，第十一电阻（R11）和第二电容（C2）并联后接于第三运算放大器（F3）的负向输入端和输出端之间。

3.根据权利要求1或2所述可双向调整输出电压的电源并机均流电路，其特征是，所述均流单元的构成中还包括均流母线控制电路，所述均流母线控制电路由两个MOS管构成，两个MOS管串联连接于均流母线与均流单元之间，它们的栅极接控制信号，第十二电阻（R12）是栅极上拉电阻。

4.根据权利要求3所述可双向调整输出电压的电源并机均流电路，其特征是，所述均流单元的构成中还包括箝位保护电路，所述箝位保护电路由箝位稳压管（D）、第三电容（C3）和两个电阻构成，所述箝位稳压管（D）与第十三电阻（R13）并联连接后接于第三运算放大器（F3）的正向输入端与参考地之间，第三电容（C3）和第十四电阻（R14）并联连接后接于参考地与第三运算放大器（F3）的负向输入端之间。