一种自均衡功率模组及其控制方法技术

一种自均衡功率模组及其控制方法，所述自均衡功率模组用于构造大功率电子负载，所述自均衡功率模组包括：并联连接的若干MOSFET；对应连接所述若干MOSFET用于分别控制所述若干MOSFET的第一运放；对应设置于所述若干MOSFET的回路的第一熔断元件；及第二运放，其一个输入端与所述功率模组的主回路连接构成反馈支路，输出端分别连接每一所述第一运放的一个输入端，用于维持所述功率模组的功率恒定。所述控制方法包括在构成所述功率模组的每一MOSFET的回路设置第一熔断元件，使MOSFET故障后被相应的第一熔断元件旁路。本发明专利技术能够延长无故障工作时间，以及在MOSFET损坏后仍然保证功率模组带载值的精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种自均衡功率模组及其控制方法
本专利技术涉及大功率电子负载，尤其涉及一种用于构造大功率电子负载的自均衡功率模组，以及功率模组控制方法。
技术介绍
MOSFET是电子负载的关键功率消耗器件。电子负载的工作原理就是线性控制MOSFET的导通特性，MOSFET发热把电能转换为热能。新能源的发展使电子负载的电压更高功率更大，随着电子负载的功率越来越大，每台负载使用的MOSFET越来越多。比如30KW的电子负载要由1000个左右的MOSFET并联发热。那么保证MOSFET的控制不受干扰，MOSFET之间的电流和功率均衡，MOSFET的可靠性，及MOSFET损坏后的处理都是现在大功率电子负载面对的难题。伴随着功率的增大，电子负载的平均无故障工作时间急剧缩短，由300W的十年缩减为30KW的6个月。而且，千瓦级别以上电子负载的返修原因90％以上是因为MOSFET损坏导致返修。现在行业内大功率电子负载，损坏任何一个MOSFET均需要返厂维修，并且需要重新校准，重新老化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自均衡功率模组及其控制方法，以延长无故障工作时间，以及在MOSFET损坏后仍然保证功率模组的功率恒定。为达上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种自均衡功率模组，所述自均衡功率模组用于构造大功率电子负载，所述自均衡功率模组包括：并联连接的若干MOSFET；相同数量的第一运放，对应连接所述若干MOSFET用于分别控制所述若干MOSFET；相同数量的第一熔断元件，对应设置于所述若干MOSFET的回路；以及第二运放，其一个输入端与所述功率模组的主回路连接构成反馈支路，输出端分别连接每一所述第一运放的一个输入端，用于维持所述功率模组的功率恒定。在上述的自均衡功率模组中，优选地，每一所述第一运放的回路分别设置有第二熔断元件。在上述的自均衡功率模组中，优选地，所述熔断元件为保险丝或熔断丝。在上述的自均衡功率模组中，优选地，控制信号采用差分信号。一种功率模组控制方法，所述功率模组用于构造大功率电子负载，所述控制方法包括在构成所述功率模组的每一MOSFET的回路设置第一熔断元件，使MOSFET故障后被相应的第一熔断元件旁路。在上述的功率模组控制方法中，优选地，所述控制方法还包括在构成所述功率模组的每一所述第一运放的回路分别设置第二熔断元件。在上述的功率模组控制方法中，优选地，所述控制方法还包括配置第二运放，第二运放采集所述功率模组的电信号，根据采集的电信号调整控制各MOSFET的第一运放，维持所述功率模组的功率恒定。在上述的功率模组控制方法中，优选地，所述控制方法还包括控制信号采用差分信号以提高抗干扰能力。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：由于配置了第一熔断元件，当MOSFET损坏时能够将故障MOSFET从主回路中断开，即旁路掉，不影响功率模组和负载继续工作，即能够延长无故障工作时间。由于配置了第二运放，能够在功率模组内部实现电流及功率的自动均衡，以及将故障MOSFET的功率均摊给其余的MOSFET，保证整个功率模组的带载值的精确度，保证功率模组的功率恒定。由于配置了第二熔断元件，能够避免MOSFET损坏后将高压引进基座及控制电路中，从而能够避免负载的功率部分大面积损坏。由于采用差分信号控制，提高了抗干扰能力，能够有效抵抗外界(如充电桩)的共模差模干扰和电磁辐射，从而能够进一步提高工作可靠性，减少损坏几率。附图说明图1为典型实施例自均衡功率模组的原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。图1中示出了一种典型实施例自均衡功率模组的原理，该自均衡功率模组用于构造大功率电子负载。参照图1，本实施例自均衡功率模组包括：并联连接的若干MOSFET40，相同数量的第一运放20，相同数量的第一熔断元件50，以及第二运放10。所述相同数量的第一运放20对应连接所述若干MOSFET40用于分别控制所述若干MOSFET40。所述相同数量的第一熔断元件50对应设置于所述若干MOSFET40的回路。第二运放10的一个输入端与所述功率模组的主回路70连接构成反馈支路，输出端分别连接每一所述第一运放20的一个输入端，用于维持所述功率模组的功率恒定。通过第一熔断元件50，当MOSFET40损坏时能够将故障MOSFET40从主回路70中断开，即旁路掉，不影响功率模组和负载继续工作，因此能够延长无故障工作时间。通过第二运放10，利用反馈支路能够自动调整控制信号，在功率模组内部实现电流及功率的自动均衡。此外，由于MOSFET损坏被旁路后，当前功率模组输出功率和电流均等比例减小，影响测试的精确度，通过上述第二运放10及反馈支路，当有MOSFET40损坏被旁路后，通过反馈支路及第二运放10自动调整控制信号，提高其他MOSFET的带载功率及电流(即，将故障MOSFET的功率均摊给其余的MOSFET)，保证整个功率模组的带载值的精确度。可调整范围高达35％。进一步在每一所述第一运放20的回路分别设置有第二熔断元件30。通过第二熔断元件30，能够避免MOSFET40损坏后将高压引进基座及控制电路中，从而能够避免MOSFET40损坏导致负载的功率部分大面积损坏。第一熔断元件50、第二熔断元件30可以采用保险丝、熔断丝或类似元件。进一步所有控制信号采用差分信号。由于大功率电子负载的工作环境，比如充电桩，具有强烈的共模差模干扰和电磁辐射。采用差分控制信号后，能够提高负载的抗干扰能力，减少MOSFET的控制及工作异常，提高工作可靠性，减少损坏几率。一些实施例功率模组控制方法包括：在构成所述功率模组的每一MOSFET的回路设置第一熔断元件50，使MOSFET40故障后被相应的第一熔断元件50旁路。进一步，所述控制方法还包括在构成所述功率模组的每一所述第一运放20的回路分别设置第二熔断元件30。进一步，所述控制方法还包括配置第二运放10，第二运放10采集所述功率模组的电信号，根据采集的电信号调整控制各MOSFET40的第一运放20，维持所述功率模组的功率恒定。进一步，所述控制方法还包括控制信号采用差分信号以提高抗干扰能力。采用典型实施例自均衡功率模组构造的大功率电子负载，千瓦级别以上负载的一年返修率从行业平均水平的80％左右降低到低于10％。并且负载MOSFET损坏不超过总数的三分之一，不用返厂维修，不用校准，不影响工作，不影响精确度。上述通过具体实施例对本专利技术进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本专利技术的内容，并不能理解为对本专利技术保护范围的限制。本领域技术人员在本专利技术构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自均衡功率模组，所述自均衡功率模组用于构造大功率电子负载，其特征在于，所述自均衡功率模组包括：并联连接的若干MOSFET(40)；相同数量的第一运放(20)，对应连接所述若干MOSFET用于分别控制所述若干MOSFET；相同数量的第一熔断元件(50)，对应设置于所述若干MOSFET的回路；以及第二运放(10)，其一个输入端与所述功率模组的主回路(70)连接构成反馈支路，输出端分别连接每一所述第一运放(20)的一个输入端，用于维持所述功率模组的功率恒定。

【技术特征摘要】
1.一种自均衡功率模组，所述自均衡功率模组用于构造大功率电子负载，其特征在于，所述自均衡功率模组包括：并联连接的若干MOSFET(40)；相同数量的第一运放(20)，对应连接所述若干MOSFET用于分别控制所述若干MOSFET；相同数量的第一熔断元件(50)，对应设置于所述若干MOSFET的回路；以及第二运放(10)，其一个输入端与所述功率模组的主回路(70)连接构成反馈支路，输出端分别连接每一所述第一运放(20)的一个输入端，用于维持所述功率模组的功率恒定。2.根据权利要求1所述的自均衡功率模组，其特征在于，每一所述第一运放(20)的回路分别设置有第二熔断元件(30)。3.根据权利要求1或2所述的自均衡功率模组，其特征在于，所述熔断元件为保险丝或熔断丝。4.根据权利要求1所述的自均衡功率模组，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚加辉，
申请(专利权)人：深圳市埃塔测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44