專利名稱：一種實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路的制作方法
專利說明一種實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路 本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，特別適用于輸出電壓比較高、輸出電壓允許有一定范圍的變化量、電源的輸出精度要求比較高、各電源的一致性要求比較好的并聯(lián)通信模塊電源。目前，通信模塊電源經(jīng)常并聯(lián)使用，以增大帶載能力。常用的并聯(lián)均流方法，是在模塊內(nèi)部采用用于均流的芯片或者在模塊外部使用均流電路實現(xiàn)，成本高，電路復(fù)雜，產(chǎn)品可靠性降低，功耗比較大。本發(fā)明的目的在于提供一種不需要專用的均流芯片或均流電路的、可實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，包括電壓控制環(huán)路，用于將電源模塊的輸出電壓反饋至電源模塊控制電路；還包括電流采樣單元，串聯(lián)連接在電源模塊輸出回路上，用于對電源模塊的輸出電流進(jìn)行采樣；所述電壓控制環(huán)路還用于將所述模塊輸出電流轉(zhuǎn)換成一電壓信號，反饋至電源模塊控制電路，以控制電源模塊的輸出電壓隨著其輸出電流的變化而變化。
所述電流采樣單元串聯(lián)連接在電源模塊負(fù)相輸出端，位于輸出濾波電容之前或之后。
本發(fā)明中，所述電流采樣單元是電流采樣電阻、電流互感器或霍爾元件中的一種，位于輸出濾波電容之前。
所述電流采樣單元是電流采樣電阻，位于輸出濾波電容之間或之后。
作為本發(fā)明的一種實現(xiàn)方案，所述電壓控制環(huán)路包括第一運算放大器、第二運算放大器、第一分壓電阻、第二分壓電阻、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻和基準(zhǔn)穩(wěn)壓管；所述第一分壓電阻和第二分壓電阻串聯(lián)后一端與電源模塊的正相輸出端相連，另一端與模塊負(fù)相輸出端相連；所述第一運算放大器的正相輸入端通過第二電阻與第二運算放大器的輸出端和負(fù)相輸入端相連，其反相輸入端通過第一電阻與第一分壓電阻和第二分壓電阻的連接點相連，其輸出端與電源模塊的控制電路相連，其負(fù)電源端與輔助電源相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的陽極相連；第二運算放大器的正相輸入端分別通過第三電阻和第四電阻基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的陰極和陽極相連，其負(fù)電源端與輔助電源相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的陽極相連；基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的陰極還通過第五電阻與輔助電源相連，其陽極與電流采樣電阻的高電壓端相連。
作為本發(fā)明的另一種實現(xiàn)方案，所述電壓控制環(huán)路包括第一運算放大器、第一分壓電阻、第二分壓電阻、第一電阻、第五電阻、第六電阻和基準(zhǔn)穩(wěn)壓管；所述第一分壓電阻和第二分壓電阻串聯(lián)后一端與電源模塊的正相輸出端相連，另一端與模塊負(fù)相輸出端相連；所述第一運算放大器的正相輸入端通過第六電阻與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的陰極相連，其反相輸入端通過第一電阻與第一分壓電阻和第二分壓電阻的連接點相連，其輸出端與電源模塊的控制電路相連，其負(fù)電源端與輔助電源相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的陽極以及電流采樣電阻的高電壓端相連；基準(zhǔn)穩(wěn)壓管還通過第五電阻與輔助電源相連。
作為本發(fā)明的另一種實現(xiàn)方案，所述電壓控制環(huán)路包括第一運算放大器、第一分壓電阻、第二分壓電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻和基準(zhǔn)穩(wěn)壓管；所述第一分壓電阻和第二分壓電阻串聯(lián)后一端與電源模塊的正相輸出端相連，另一端與模塊負(fù)相輸出端相連；所述第一運算放大器的正相輸入端通過第六電阻與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的負(fù)極相連，其反相輸入端通過第一電阻與第一分壓電阻和第二分壓電阻的連接點相連，其輸出端與電源模塊的控制電路相連，其負(fù)電源端與輔助電源相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的正極相連；第七電阻并聯(lián)連接在基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的負(fù)極和參考電壓端之間；第八電阻并聯(lián)連接在基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的正極和參考電壓端之間；基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的負(fù)極還通過第五電阻與輔助電源相連，其正極與電流采樣電阻的高電壓端相連。
本發(fā)明電路中，電流采樣電阻的低電壓端與電源模塊負(fù)相輸出端相連。
本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過在主電路中取電流信號反饋至電壓控制環(huán)路，再將所述電流信號轉(zhuǎn)換成一電壓信號，反饋至模塊電源控制電路，以控制各電源模塊的輸出電壓隨著其輸出電流的變化而變化，從而實現(xiàn)電源輸出的軟特性，獲得自主均流的能力，這樣整個并聯(lián)電源模塊不再需要專用的均流芯片或均流電路，降低了系統(tǒng)的成本，電路簡單、功耗小，均流效果較好，能夠保證電源的可靠性，尤其對于高壓輸出模塊，效果很好。

圖1是本發(fā)明一種電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明一種實施例的電路結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3是本發(fā)明另一種電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是本發(fā)明第三種電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是本發(fā)明第一個實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明第二個實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖7是本發(fā)明第三個實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。下面根據(jù)附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
本發(fā)明所述電源模塊系統(tǒng)主要包括電源模塊主電路1、電流采樣單元2和電壓控制環(huán)路3。其中，電流采樣單元2串聯(lián)連接在電源模塊輸出回路上，用于對電源模塊的輸出電流進(jìn)行采樣。電壓控制環(huán)路3，用于將電源模塊輸出電壓反饋至電源模塊主電路1中的控制電路，同時將所述模塊輸出電流轉(zhuǎn)換成一電壓信號后反饋至所述控制電路，以控制電源模塊的輸出電壓隨著其輸出電流的變化而變化。
電流采樣單元2可加在輸出回路中輸出濾波電容之間或之后，也可加在輸出濾波電容前。如果加在濾波電容之前，可以用電流采樣電阻Rs、電流互感器或者霍爾元件等器件，用于將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，如圖1所示。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員知道，如果加在濾波電容之前需要經(jīng)過濾波電路4濾波才可轉(zhuǎn)換為平均值。以電流采樣電阻Rs為例，需要在其兩端并聯(lián)一個電容濾波，如圖2所示。如果加在濾波電容之間或之后、電源模塊負(fù)相輸出端Vo-之前，采用電流采樣電阻Rs就可直接將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，如圖3和圖4所示，電路結(jié)構(gòu)非常簡單。因此，我們只以加在濾波電容之間或之后的電流采樣電阻Rs作為電流采樣單元2為例對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
實施例一如圖5所示，電流采樣電阻Rs串聯(lián)連接在電源模塊負(fù)相輸出端Vo-，位于輸出濾波電容C1之后，其低電壓端與電源模塊負(fù)相輸出端Vo-相連。電壓控制環(huán)路3包括第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、第一分壓電阻Ra、第二分壓電阻Rb、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和基準(zhǔn)穩(wěn)壓管UZ。第一分壓電阻Ra和第二分壓電阻Rb串聯(lián)后一端與電源模塊的正相輸出端Vo+相連，另一端與電源模塊負(fù)相輸出端Vo-相連。第一運算放大器U1的正相輸入端通過第二電阻R2與第二運算放大器U2的輸出端和負(fù)相輸入端相連，其反相輸入端通過第一電阻R1與第一分壓電阻Ra和第二分壓電阻Rb的連接點相連，其輸出端與電源模塊的控制電路相連，其負(fù)電源端與輔助電源VCC相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管UZ的陽極相連。第二運算放大器U2的正相輸入端分別通過第三電阻R3和第四電阻R4基準(zhǔn)穩(wěn)壓管UZ的陰極和陽極相連，其負(fù)電源端與輔助電源VCC相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管UZ的陽極相連。基準(zhǔn)穩(wěn)壓管UZ的陰極還通過第五電阻R5與輔助電源VCC相連，其陽極與電流采樣電阻Rs的高電壓端相連。按照本領(lǐng)域內(nèi)的一般做法，系統(tǒng)內(nèi)各電源模塊的負(fù)相輸出端Vo-相連。
其中，L2為輸出濾波電感，第二運算放大器U2連接為一個射級跟隨電路，起電壓跟隨器的作用，Vcc為副邊的輔助電源。第一運算放大器U1的輸出端最終將信號反饋至電源模塊主電路1中的控制電路，一般反饋至電源副邊基準(zhǔn)的負(fù)端，這樣，電源模塊的輸出電壓就能夠隨著輸出電流的變化而變化，選擇合適的參數(shù)，就可以實現(xiàn)需要的負(fù)載特性。
根據(jù)運算放大器虛短虛斷原理，第二運算放大器U2正相輸入端的電壓等于第一運算放大器U1正相輸入端的電壓，都等于第一運算放大器U1反相輸入端的電壓Va。又因為Va＝R3*Vz/(R3+R4)，可以得出圖5電路的輸出負(fù)載特性方程為Vo＝(1+Ra/Rb)Va-Ra*Rs*Io/Rb＝(1+Ra/Rb)R3*Vz/(R3+R4)-Ra*Rs*Io/Rb其中，Vz是基準(zhǔn)穩(wěn)壓管電壓，Io是電源模塊接負(fù)載時的輸出電流。
對于上述的負(fù)載特性方程，只要電阻取合適的參數(shù)就可得到需要的負(fù)載特性，由于輸出電壓隨輸出電流的增大而減小，所以，將這種電源多個并聯(lián)是可以利用這種負(fù)載特性實現(xiàn)自主均流的。
實施例二如圖6所示，電流采樣電阻Rs串聯(lián)連接在電源模塊負(fù)相輸出端Vo-，位于輸出濾波電容C1和C2之間，其低電壓端與電源模塊負(fù)相輸出端Vo-相連。電壓控制環(huán)路3包括第一運算放大器U1、第一分壓電阻Ra、第二分壓電阻Rb、第一電阻R1、第五電阻R5、第六電阻R6和基準(zhǔn)穩(wěn)壓管UZ。第一分壓電阻Ra和第二分壓電阻Rb串聯(lián)后一端與電源模塊的正相輸出端Vo+相連，另一端與電源模塊負(fù)相輸出端Vo-相連。第一運算放大器U1的正相輸入端通過第六電阻R6與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管UZ的陰極相連，其反相輸入端通過第一電阻R1與第一分壓電阻Ra和第二分壓電阻Rb的連接點相連，其輸出端與電源模塊的控制電路相連，其負(fù)電源端與輔助電源VCC相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管UZ的陽極以及電流采樣電阻Rs的高電壓端相連?；鶞?zhǔn)穩(wěn)壓管UZ還通過第五電阻R5與輔助電源VCC相連。按照本領(lǐng)域內(nèi)的一般做法，系統(tǒng)內(nèi)各電源模塊的負(fù)相輸出端Vo-相連。
該電路的輸出負(fù)載特性和實施例一中的計算類似，根據(jù)運放的虛短虛斷原理，Vz等于Va，可以得出輸出負(fù)載特性方程為
Vo＝(1+Ra/Rb)Vz-Ra*Rs*Io/RbVz基準(zhǔn)穩(wěn)壓管電壓，Io電源接負(fù)載時的輸出電流。
只要以上各電阻取合適的參數(shù)就可得到需要的負(fù)載特性。
實施例三如圖7所示，電流采樣電阻Rs串聯(lián)連接在電源模塊負(fù)相輸出端Vo-，位于輸出濾波電容C1和C2之間，其低電壓端與電源模塊負(fù)相輸出端Vo-相連。電壓控制環(huán)路3包括第一運算放大器U1、第一分壓電阻Ra、第二分壓電阻Rb、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和基準(zhǔn)穩(wěn)壓管Uz。第一分壓電阻Ra和第二分壓電阻Rb串聯(lián)后一端與電源模塊的正相輸出端Vo+相連，另一端與模塊負(fù)相輸出端Vo-相連。第一運算放大器U1的正相輸入端通過第六電阻R6與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管Uz的負(fù)極相連，其反相輸入端通過第一電阻R1與第一分壓電阻Ra和第二分壓電阻Rb的連接點相連，其輸出端與電源模塊的控制電路相連，其負(fù)電源端與輔助電源VCC相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管Uz的正極相連。第七電阻R7并聯(lián)連接在基準(zhǔn)穩(wěn)壓管Uz的負(fù)極和參考電壓端之間。第八電阻R8并聯(lián)連接在基準(zhǔn)穩(wěn)壓管Uz的正極和參考電壓端之間?；鶞?zhǔn)穩(wěn)壓管Uz的負(fù)極還通過第五電阻R5與輔助電源VCC相連，其正極與電流采樣電阻Rs的高電壓端相連。按照本領(lǐng)域內(nèi)的一般做法，系統(tǒng)內(nèi)各電源模塊的負(fù)相輸出端Vo-相連。
該電路的輸出負(fù)載特性和實施例一中的計算類似，根據(jù)運放的虛短虛斷原理，Vz等于Va，可以得出輸出負(fù)載特性方程為Vo＝(1+Ra/Rb)Vb-Ra*Rs*Io/Rb其中Vb＝(1+R3/R4)VzVz基準(zhǔn)穩(wěn)壓管電壓，Io電源接負(fù)載時的輸出電流。
只要以上各電阻取合適的參數(shù)就可得到需要的負(fù)載特性。
綜上所述，本發(fā)明是利用一個串聯(lián)連接在電源模塊輸出回路上電流采樣單元，對電源模塊的輸出電流進(jìn)行采樣。再利用電壓控制環(huán)路將所述電源模塊輸出電流轉(zhuǎn)換成一電壓信號，反饋至模塊電源控制電路，以控制電源模塊的輸出電壓隨著其輸出電流的變化而變化。只要改變本發(fā)明電路中幾個電阻的的參數(shù)就可得到需要的負(fù)載特性，電路有自主均流的能力，這樣整個并聯(lián)電源模塊不再需要專用的均流芯片或均流電路，降低了系統(tǒng)的成本，電路簡單、功耗小，均流效果較好，能夠保證電源的可靠性，尤其對于高壓輸出模塊，效果很好。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，包括電壓控制環(huán)路，用于將電源模塊的輸出電壓反饋至電源模塊控制電路；其特征在于還包括電流采樣單元，串聯(lián)連接在電源模塊輸出回路上，用于對電源模塊的輸出電流進(jìn)行采樣；所述電壓控制環(huán)路還用于將所述模塊輸出電流轉(zhuǎn)換成一電壓信號，反饋至電源模塊控制電路，以控制電源模塊的輸出電壓隨著其輸出電流的變化而變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，其特征在于所述電流采樣單元串聯(lián)連接在電源模塊負(fù)相輸出端(Vo-)，位于輸出濾波電容之前或之后。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，其特征在于所述電流采樣單元是電流采樣電阻(Rs)、電流互感器或霍爾元件中的一種，位于輸出濾波電容之前。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，其特征在于所述電流采樣單元是電流采樣電阻(Rs)，位于輸出濾波電容之間或之后。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，其特征在于所述電壓控制環(huán)路包括第一運算放大器(U1)、第二運算放大器(U2)、第一分壓電阻(Ra)、第二分壓電阻(Rb)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)和基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(UZ)；所述第一分壓電阻(Ra)和第二分壓電阻(Rb)串聯(lián)后一端與電源模塊的正相輸出端(Vo+)相連，另一端與模塊負(fù)相輸出端(Vo-)相連；所述第一運算放大器(U1)的正相輸入端通過第二電阻(R2)與第二運算放大器(U2)的輸出端和負(fù)相輸入端相連，其反相輸入端通過第一電阻(R1)與第一分壓電阻(Ra)和第二分壓電阻(Rb)的連接點相連，其輸出端與電源模塊的控制電路相連，其負(fù)電源端與輔助電源(VCC)相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(UZ)的陽極相連；第二運算放大器(U2)的正相輸入端分別通過第三電阻(R3)和第四電阻(R4)基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(UZ)的陰極和陽極相連，其負(fù)電源端與輔助電源(VCC)相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(UZ)的陽極相連；基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(UZ)的陰極還通過第五電阻(R5)與輔助電源(VCC)相連，其陽極與電流采樣電阻(Rs)的高電壓端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，其特征在于所述電壓控制環(huán)路包括第一運算放大器(U1)、第一分壓電阻(Ra)、第二分壓電阻(Rb)、第一電阻(R1)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)和基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(UZ)；所述第一分壓電阻(Ra)和第二分壓電阻(Rb)串聯(lián)后一端與電源模塊的正相輸出端(Vo+)相連，另一端與模塊負(fù)相輸出端(Vo-)相連；所述第一運算放大器(U1)的正相輸入端通過第六電阻(R6)與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(UZ)的陰極相連，其反相輸入端通過第一電阻(R1)與第一分壓電阻(Ra)和第二分壓電阻(Rb)的連接點相連，其輸出端與電源模塊的控制電路相連，其負(fù)電源端與輔助電源(VCC)相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(UZ)的陽極以及電流采樣電阻(Rs)的高電壓端相連；基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(UZ)還通過第五電阻(R5)與輔助電源(VCC)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，其特征在于所述電壓控制環(huán)路包括第一運算放大器(U1)、第一分壓電阻(Ra)、第二分壓電阻(Rb)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)和基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(Uz)；所述第一分壓電阻(Ra)和第二分壓電阻(Rb)串聯(lián)后一端與電源模塊的正相輸出端(Vo+)相連，另一端與模塊負(fù)相輸出端(Vo-)相連；所述第一運算放大器(U1)的正相輸入端通過第六電阻(R6)與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(Uz)的負(fù)極相連，其反相輸入端通過第一電阻(R1)與第一分壓電阻(Ra)和第二分壓電阻(Rb)的連接點相連，其輸出端與電源模塊的控制電路相連，其負(fù)電源端與輔助電源(VCC)相連，其正電源端與基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(Uz)的正極相連；第七電阻(R7)并聯(lián)連接在基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(Uz)的負(fù)極和參考電壓端之間；第八電阻(R8)并聯(lián)連接在基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(Uz)的正極和參考電壓端之間；基準(zhǔn)穩(wěn)壓管(Uz)的負(fù)極還通過第五電阻(R5)與輔助電源(VCC)相連，其正極與電流采樣電阻(Rs)的高電壓端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，其特征在于電流采樣電阻(Rs)的低電壓端與電源模塊負(fù)相輸出端(Vo-)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)并聯(lián)電源模塊自主均流的電路，包括電壓控制環(huán)路，用于將電源模塊的輸出電壓反饋至電源模塊控制電路；還包括電流采樣單元，串聯(lián)連接在電源模塊輸出回路上，用于對電源模塊的輸出電流進(jìn)行采樣；所述電壓控制環(huán)路還用于將所述模塊輸出電流轉(zhuǎn)換成一電壓信號，反饋至電源模塊控制電路，以控制電源模塊的輸出電壓隨著其輸出電流的變化而變化。本發(fā)明電路可以實現(xiàn)電源輸出的軟特性，獲得自主均流的能力，這樣整個并聯(lián)電源模塊不再需要專用的均流芯片或均流電路，降低了系統(tǒng)的成本，電路簡單、功耗小，均流效果較好，能夠保證電源的可靠性，尤其對于高壓輸出模塊，效果很好。
文檔編號G05F1/10GK1786861SQ20051010127
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月9日
發(fā)明者向志強(qiáng), 丁峰 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司