一种电源均流冗余电路及方法技术

本发明专利技术涉及电力电子技术领域，提供了一种电源均流冗余电路及方法，电路包括：至少两个电源模块、至少两个冗余MOS管、至少两个冗余均流模块、均流总线、供电母线正极、供电母线负极和负载；每个电源模块的输出电压反馈端经过一个冗余均流模块的S+端后，通过LS端与均流总线相连；所述冗余均流模块的VS端、VG端和VD端分别用于对相应的冗余MOS管的源极电压Vs、栅极电压Vg和漏极电压Vd进行采样；本发明专利技术提供的电源均流冗余电路，通过对冗余MOS管的各类电压信号进行采样，间接判断导通电流，从而取代电流采样电路；结合冗余均流模块，调节各电源模块的输出电压反馈端信号，实现下垂均流；降低了系统损耗，减小了回路压降，提高整体效率。提高整体效率。提高整体效率。

【技术实现步骤摘要】
一种电源均流冗余电路及方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种电源均流冗余电路及方法。

技术介绍

[0002]目前，很多的场合对其电源供电可靠性的要求越来越高，例如关键服务器机组供电、作战指挥系统计算机供电、航空航天领域各通信控制单元供电等等场合，供电单元的可靠工作至关重要，因此，这些场合的开关电源常常采用1+1或N+1的并联冗余工作模式来提高系统供电可靠性。在多组开关电源并联运行的工况下，通常会采用均流措施以降低单个电源相关功率器件的电应力，从而提升电源整体的运行可靠性。
[0003]传统的电源的并联冗余及均流功能通常需要分别设计，且均流控制电路往往需要依托于各个电源单元的输出电流采样偏差，进行电源输出的下垂控制，从而调节各并联单元输出电流趋于一致，达到均流效果；然而电流采样电路通常会导致电源的输出电压损失，增加了供电损耗，降低了整体效率。因此，需要研究一种无电流采样电路的电源均流冗余电路，不需要任何的电流采样电路，就能够实现电源的冗余及均流功能。
[0004]鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：
[0006]传统的电源的并联冗余及均流功能通常需要分别设计，且均流控制电路往往需要依托于各个电源单元的输出电流采样偏差，进行电源输出的下垂控制，从而调节各并联单元输出电流趋于一致，达到均流效果；然而电流采样电路通常会导致电源的输出电压损失，增加了供电损耗，降低了整体效率。/>[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种电源均流冗余方法，包括：至少两个电源模块、至少两个冗余MOS管、至少两个冗余均流模块、均流总线、供电母线正极、供电母线负极和负载；
[0009]每个电源模块的输出正极Vout+经过一个冗余MOS管后，通过所述供电母线正极与所述负载的正供电端相连；每个电源模块的输出负极Vout
‑
通过所述供电母线负极与所述负载的负供电端相连；每个电源模块的输出电压反馈端经过一个冗余均流模块的S+端后，通过相应冗余均流模块的LS端与均流总线相连；均流总线信号始终等于各冗余均流模块中最大的LS端电压信号；
[0010]所述冗余均流模块的VS端、VG端和VD端分别用于对相应的冗余MOS管的源极电压Vs、栅极电压Vg和漏极电压Vd进行采样。
[0011]优选地，每个所述冗余均流模块包括冗余控制电路、MOS管驱动电路和均流控制电路；
[0012]所述冗余控制电路用于将相应的冗余MOS管的驱动电压Vgs输出给相应的MOS管驱动电路和相应的均流控制电路；
[0013]所述MOS管驱动电路用于通过Vgs的调整使相应的冗余MOS管的导通压降保持在给定值Vref；
[0014]所述均流控制电路用于使均流总线信号始终等于各冗余均流模块中最大的LS端电压信号，并基于均流总线信号调节各个电源模块的输出电压反馈端信号，以使各冗余MOS管的Vgs趋于一致。
[0015]优选地，所述冗余控制电路包括：差分放大电路、误差计算电路、PI计算电路和正向偏置电路；
[0016]所述差分放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和运算放大器U1；电阻R1两端分别接VS端及运算放大器U1输入正极，电阻R2两端分别接所述VD端及运算放大器U1输入负极，电阻R3两端分别接运算放大器U1输入正极及电源地，电阻R4两端分别接运算放大器U1输入负极及运算放大器U1输出端；
[0017]所述误差计算电路包括：电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和运算放大器U2；电阻R5两端分别接所述Vref及运算放大器U2输入正极，电阻R6两端分别接运算放大器U1输出端及运算放大器U2输入负极，电阻R7两端分别接运算放大器U2输入正极及电源地，电阻R8两端分别接运算放大器U2输入负极及运算放大器U2输出端；
[0018]所述PI计算电路包括：电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1和运算放大器U3；电阻R9两端分别接运算放大器U2输出端及运算放大器U3输入负极，电阻R10两端分别接电源地及运算放大器U3输入正极，电阻R11与电容C1串联之后并接在运算放大器U3输入负端及输出端之间；
[0019]正向偏置电路包括：电阻R12、电阻R13、电阻R18和运算放大器U4；电阻R12两端分别接运算放大器U3输出端及运算放大器U3输入正极；电阻R13两端分别接运算放大器U4输入正极及正向偏置电压，运算放大器U4输入负端连接至运算放大器U4输出端，电阻R18两端分别接运算放大器U4输出端及运算放大器U5输入正极。
[0020]优选地，所述MOS管驱动电路包括：运放自激振荡电路、过零比较电路和电荷泵电路；
[0021]所述运放自激振荡电路包括：电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电容C2、电容C3、运算放大器U17、二极管D5和二极管D6；电阻R44与电容C3并联，电阻R44的两端分别接至电源地及运算放大器U17输入负端；电阻R45两端分别接至电源地及运算放大器U17输入正端；二极管D5和二极管D6反向并联后与电阻R47串联形成串联回路，所述串联回路并接至运算放大器U17输入正端及运算放大器U17输出端；电容C2与电阻R43串联后并接至运算放大器U17输入负端及运算放大器U17输出端；电阻R46两端分别接至电源地及运算放大器U17输出端；
[0022]所述过零比较电路包括：电阻R48和运算放大器U18；电阻R48两端分别接至电源地及运算放大器U18输入正端，运算放大器U18输入负端与运算放大器U17输出端相连；
[0023]所述电荷泵电路包括：电容C4、电容C5、二极管D3和二极管D4；运算放大器U18采用运算放大器U5输出端作为供电端，电容C5两端分别接至运算放大器U18输出端及二极管D3阴极，二极管D3两端分别接至所述VS端及二极管D4阳极，电容C4两端分别接电源地及所述VG端。
[0024]优选地，所述均流控制电路包括：跟随放大电路、理想二极管电路、闭环反馈电路
和受控恒流源电路；
[0025]所述跟随放大电路包括：运算放大器U5、运算放大器U7、电阻R24、电阻R25、电阻R26和电阻R28；运算放大器U5输入负端与运算放大器U5输出端相连，电阻R24两端分别接运算放大器U5输出端及运算放大器U7输入正端，电阻R25两端分别接至电源地及运算放大器U7输入负端，电阻R26两端分别接至运算放大器U7输入负端及运算放大器U7输出端，电阻R28的一端接至运算放大器U7输出端，另一端接至所述理想二极管电路；
[0026]所述理想二极管电路包括：运算放大器U10、电阻R29和二极管D1；电阻R28的另一端接至U10输入正端，电阻R29两端分别接至电源地及U10输入负端，二极管D1阳极接至U10输出端，阴极则同时接至U10输入负端及所述LS端；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源均流冗余电路，其特征在于，包括：至少两个电源模块、至少两个冗余MOS管、至少两个冗余均流模块、均流总线、供电母线正极、供电母线负极和负载；每个电源模块的输出正极Vout+经过一个冗余MOS管后，通过所述供电母线正极与所述负载的正供电端相连；每个电源模块的输出负极Vout
‑
通过所述供电母线负极与所述负载的负供电端相连；每个电源模块的输出电压反馈端经过一个冗余均流模块的S+端后，通过相应冗余均流模块的LS端与均流总线相连；均流总线信号始终等于各冗余均流模块中最大的LS端电压信号；所述冗余均流模块的VS端、VG端和VD端分别用于对相应的冗余MOS管的源极电压Vs、栅极电压Vg和漏极电压Vd进行采样。2.根据权利要求1所述的电源均流冗余电路，其特征在于，每个所述冗余均流模块包括冗余控制电路、MOS管驱动电路和均流控制电路；所述冗余控制电路用于将相应的冗余MOS管的驱动电压Vgs输出给相应的MOS管驱动电路和相应的均流控制电路；所述MOS管驱动电路用于通过Vgs的调整使相应的冗余MOS管的导通压降保持在给定值Vref；所述均流控制电路用于使均流总线信号始终等于各冗余均流模块中最大的LS端电压信号，并基于均流总线信号调节各个电源模块的输出电压反馈端信号，以使各冗余MOS管的Vgs趋于一致。3.根据权利要求2所述的电源均流冗余电路，其特征在于，所述冗余控制电路包括：差分放大电路、误差计算电路、PI计算电路和正向偏置电路；所述差分放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和运算放大器U1；电阻R1两端分别接VS端及运算放大器U1输入正极，电阻R2两端分别接所述VD端及运算放大器U1输入负极，电阻R3两端分别接运算放大器U1输入正极及电源地，电阻R4两端分别接运算放大器U1输入负极及运算放大器U1输出端；所述误差计算电路包括：电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和运算放大器U2；电阻R5两端分别接所述Vref及运算放大器U2输入正极，电阻R6两端分别接运算放大器U1输出端及运算放大器U2输入负极，电阻R7两端分别接运算放大器U2输入正极及电源地，电阻R8两端分别接运算放大器U2输入负极及运算放大器U2输出端；所述PI计算电路包括：电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1和运算放大器U3；电阻R9两端分别接运算放大器U2输出端及运算放大器U3输入负极，电阻R10两端分别接电源地及运算放大器U3输入正极，电阻R11与电容C1串联之后并接在运算放大器U3输入负端及输出端之间；正向偏置电路包括：电阻R12、电阻R13、电阻R18和运算放大器U4；电阻R12两端分别接运算放大器U3输出端及运算放大器U3输入正极；电阻R13两端分别接运算放大器U4输入正极及正向偏置电压，运算放大器U4输入负端连接至运算放大器U4输出端，电阻R18两端分别接运算放大器U4输出端及运算放大器U5输入正极。4.根据权利要求2所述的电源均流冗余电路，其特征在于，所述MOS管驱动电路包括：运放自激振荡电路、过零比较电路和电荷泵电路；所述运放自激振荡电路包括：电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电容C2、
电容C3、运算放大器U17、二极管D5和二极管D6；电阻R44与电容C3并联，电阻R44的两端分别接至电源地及运算放大器U17输入负端；电阻R45两端分别接至电源地及运算放大器U17输入正端；二极管D5和二极管D6反向并联后与电阻R47串联形成串联回路，所述串联回路并接至运算放大器U17输入正端及运算放大器U17输出端；电容C2与电阻R43串联后并接至运算放大器U17输入负端及运算放大器U17输出端；电阻R46两端分别接至电源地及运算放大器U17输出端；所述过零比较电路包括：电阻R48和运算放大器U18；电阻R48两端分别接至电源地及运算放大器U18输入正端，运算放大器U18输入负端与运算放大器U17输出端相连；所述电荷泵电路包括：电容C4、电容C5、二极管D3和二极管D4；运算放大器U18采用运算放大器U5输出端作为供电端，电容C5两端分别接至运算放大器U18输出端及二极管D3阴极，二极管D3两端分别接至所述VS端及二极管D4阳极，电容C4两端分别接电源地及所述VG端。5.根据权利要求2所述的电源均流冗余电路，其特征在于，所述均流控制电路包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘威，曾定军，王震，彭琪，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零九研究所，
类型：发明
国别省市：