一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路制造技术

本发明专利技术提供了一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路，采用电流互感器作为电流采样器件，通过将采样信号与DC/DC电路内部的基准电压进行加权转换实现电流采样信号的调理放大，降低了采样电路的损耗及线路复杂度，将缓冲放大器和均流控制器功能集成于放大器U1及其外围线路中构成均流控制电路，进一步简化了线路规模；通过电阻R1、电阻R5和电容C1、电容C2即可对均流系统参数进行调整，线路调试简单，基于最大电流法自动均流工作原理，通过电流互感器线圈进行输出电流采样，经过电平转移后输入至均流信号放大电路，通过简化放大电路的补偿网络，实现放大比例系数和调节速度的优化设计，在实现较高精度均流功能的同时，保证输出电压稳定。保证输出电压稳定。保证输出电压稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路


[0001]本专利技术涉及电路设计
，具体为一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路。

技术介绍

[0002]并联电源的均流(Current Sharing)控制技术是实现大功率电源系统的关键，也是大功率电源系统可靠工作的前提。并联均流控制技术的采用，可以使设计师根据电源系统的容量要求，选择一定数量的DC/DC模块进行功率合成以满足负载的要求，方便地实现冗余设计，不仅提高了系统的可靠性，而且大大减少了电源的设计难度及工作量，使电源的通用性更强。
[0003]实现DC/DC模块并联大功率电源系统可靠工作的前提，是要保证各并联模块之间要有良好的均流措施，否则外特性好(调整率小)的DC/DC模块，可能承担更多的负载电流，甚至过载，而某些外特性差的模块运行于轻载，甚至基本上空载运行，其结果必然是分担电流多的DC/DC模块应力大，降低了工作的可靠性。并联运行时DC/DC模块电流不能均分是由于每个模块都有其相应的输出特性曲线，如果每个模块的参数完全相同，其外特性曲线重合，负载电流就能均匀分配。并联均流电路可使每个电源模块的输出特性曲线一致，达到均流目的。
[0004]目前实现DC/DC变换器多模块并联均流的方法主要有以下几种：(1)输出阻抗法、(2)主从电源法(Master
‑
Slaves)、(3)平均电流法自动均流、(4)最大电流法自动均流，其中根据图1、图2和图3所示，输出阻抗法、主从电源法(Master
‑
Slaves)、平均电流法自动均流存在电压调整率及负载特性比较差；当主模块无法正常工作，其它从模块也完全失去控制从而导致整个系统出现故障，主从模块之间必需有通信联系，系统的整体设计复杂；易造成并联电源系统振荡或输出电压明显的波动等问题。
[0005]根据图4所示，最大电流法自动均流法是一种自动设定主电源和从电源的方法，在这种并联模式中，并联各模块的电流放大器输出端通过一个二极管与均流母线相连，因为二极管具有单向导电性，因此均流母线上的电压对应的是输出电流最大的模块的电流值，每个模块的电流放大器输出电压与均流母线上的电压进行比较，并根据比较的结果调节本模块的基准电压或取样电压，从而调节本模块的输出电压来达到调节输出电流的目的。一个或多个模块工作与否都不会影响其余模块独立工作。
[0006]最大电流法自动均流法应用较为广泛，能够实现较好的系统冗余度，但是由于该均流方法的输出电流是通过动态调节各模块的输出电压采样来实现的，在主模块与其它模块频繁切换情况下，将容易引发不同模块输出电流的振荡或输出电压明显波动的现象，因此需要增加缓存放大器；由于系统电压的调节是通过均流母线电流(最大输出电流)与各子系统输出电流的误差运算后实现的，经过的比例环节不易控制，如果比例系数太低，则响应速度太慢，无法达到均流的目的，同时倘若比例系数太大，会引起各子系统输出电压产生竞争的现象，为实现合适的比例系数均流控制器需参数调试的参数过多；另外，电路结构复杂
除电流放大器、缓冲放大器和均流控制器至少需要三组运算放大器实现线路功能。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中最大电流自动均流法，这种方法一般能将从系统跟随主系统的输出电流的误差控制在2.5％以内，但是为避免各模块输出电压竞争现象和输出电压频繁波动存在外围线路设计往往较为复杂，电路调试难度较大的问题，本专利技术提供一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路，线路简单、功率损耗小，响应速度快。
[0008]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0009]一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路，包括DC/DC变换器和均流控制电路；所述均流控制电路包括电流互感器T2、二极管D3、电阻R2、电阻R3、电阻R8、电阻R7、放大器U1、二极管D1、二极管D2、电阻R4和电阻R6；
[0010]所述电流互感器T2的一端与输出地连接，另一端与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极连接电阻R8，电阻R8的另一端与放大器U1同向端连接，放大器U1的输出端分别与二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，二极管D1的负极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接分别与电阻R2的一端以及SHARE端口，其中SHARE端口连接均流母线，均流母线用于并联若干模块的SHARE端口；电阻R2的另一端分别连接放大器U1的反相端和电阻R3，所述电阻R3与输出地连接；二极管D2的正极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接输出电压误差放大器的输入端；电阻R7的一端连接DC/DC变换器内部电压基准，电阻R7的另一端连接在电阻R8与放大器U1的同向端之间；所述DC/DC变换器的输出端电流通过电流互感器T2采样后输入至放大器U1后，与若干并联的模块通过SHARE端口进行比较，通过放大器U1的输出端信号对输出电压的反馈值进行调整，通过改变输出电压实现输出电流调整。
[0011]优选的，电阻R4的一端与SHARE端口之间设置RC电路，所述RC电路包括电阻R5和电容C2，所述电阻R5和电容C2并联设置，并联后的一端连接SHARE端口，另一端与输出地连接。
[0012]优选的，放大器U1的输出端还连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接在电阻R2的另一端与放大器U1的反相端连接。
[0013]优选的，放大器U1及放大器U1外围线路设有缓冲放大器和均流控制器，用于对均流系统参数进行调整。
[0014]优选的，还包括电阻R9，电阻R9的一端连接在二极管D3的负极与电阻R8的之间；电阻R9的另一端与输出地连接。
[0015]优选的，DC/DC变换器包括主功率NMOS管N1、主功率变压器T1、次级整流管D4、次级续流管D5、输出电感Lo和输出电容Co和电容互感线圈；所述输入电压VIN与主功率变压器T1原边绕组同名端连接，主功率变压器T1原边绕组异名端与主功率NMOS管N1串联后接地；主功率变压器T1次级绕组同名端与次级整流管D4阳极连接，主功率变压器T1次级绕组异名端与次级续流管D5阳极连接，次级续流管D5阴极接输出电感Lo；次级整流管D4阴极经输出电感Lo连接到输出端VOUT，输出端VOUT经输出电容Co连接到输出地，电容互感线圈的一端连接主功率变压器T1次级绕组异名端，另一端与输出端OUT COM连接，其中电容互感线圈与电流互感器T2连接。
[0016]进一步的，输出电压误差放大器的输入端连接外围线路，所述外围线路包括电阻R10、电阻R11、误差放大器U2、PWM控制器和电阻R12；电阻R10和电阻R11串联设置，其中电阻
R10连接至输出电感Lo与输出端VOUT之间，电阻R11的另一端连接至输出地；误差放大器U2的同相端连接电阻R12，电阻R12的另一端连接电压基准；误差放大器U2的反相端连接至电阻R10和电阻R11之间，其中输出电压误差放大器的输入端连接在误差放大器U2的反相端的输入端；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路，其特征在于，包括DC/DC变换器和均流控制电路；所述均流控制电路包括电流互感器T2、二极管D3、电阻R2、电阻R3、电阻R8、电阻R7、放大器U1、二极管D1、二极管D2、电阻R4和电阻R6；所述电流互感器T2的一端与输出地连接，另一端与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极连接电阻R8，电阻R8的另一端与放大器U1同向端连接，放大器U1的输出端分别与二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，二极管D1的负极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接分别与电阻R2的一端以及SHARE端口，其中SHARE端口连接均流母线，均流母线用于并联若干模块的SHARE端口；电阻R2的另一端分别连接放大器U1的反相端和电阻R3，所述电阻R3与输出地连接；二极管D2的正极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接输出电压误差放大器的输入端；电阻R7的一端连接DC/DC变换器内部电压基准，电阻R7的另一端连接在电阻R8与放大器U1的同向端之间；所述DC/DC变换器的输出端电流通过电流互感器T2采样后输入至放大器U1后，与若干并联的模块通过SHARE端口进行比较，通过放大器U1的输出端信号对输出电压的反馈值进行调整，通过改变输出电压实现输出电流调整。2.根据权利要求1所述的一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路，其特征在于，电阻R4的一端与SHARE端口之间设置RC电路，所述RC电路包括电阻R5和电容C2，所述电阻R5和电容C2并联设置，并联后的一端连接SHARE端口，另一端与输出地连接。3.根据权利要求1所述的一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路，其特征在于，放大器U1的输出端还连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接在电阻R2的另一端与放大器U1的反相端连接。4.根据权利要求1所述的一种基于电流互感器的DC/DC变换器多模块并联均流线路，其特征在于，放大器U1及放大器U1外围线路设有缓冲放大器和均流控制器，用于对均流系统参数进行调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，马云龙，王雨露，王俊峰，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：