一种基于模块电源的多机并联恒流供电电路的制作方法

本申请涉及供电电源技术领域，具体而言，涉及一种基于模块电源的多机并联恒流供电电路。

背景技术：

在工业生产中，经常会用到一些不同类型大功率恒流源的电器产品，比如无人机、新能源汽车、ups电源等的蓄电池，这些电器的电池容量较大，在使用一段时间后需要进行快速充电，充电模式都为先恒流模式充电，在恒压模式充电，最后涓流充电，每一块蓄电池的恒流电流和不一样使得每块蓄电池对应一款充电器，但是现有技术方案不能做到一款充电器为多款蓄电池充电，且小功率的充电器无法为大功率的蓄电池充电。尤其在特种电源领域，对尺寸、体积、重量要求极高，单位功率密度要求极为苛刻，所以需要提供一种基于模块电源并联恒流技术，可以同时满足对不同款式的蓄电池的充电需求，也可以满足高单位功率密度要求，既可使用于工业应用，更可广泛地应用于军品充电相关产品中。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种基于模块电源的多机并联恒流供电电路，用以实现同时满足不同款式的蓄电池的充电需求的技术效果。

本申请实施例提供了一种基于模块电源的多机并联恒流供电电路，包括电源输入接口、电源输出接口、恒压电压调节模块和至少两个并联在所述电源输入接口和所述电源输出接口之间的供电电路；所述供电电路包括与所述电源输入接口连接的输入emc抑制电路；与所述输入emc抑制电路一一对应连接的电源模块；与所述电源模块一一对应连接的输出emc滤波电路；与所述输出emc滤波电路一一对应连接的反馈电路；所述电源输出接口与所述输出emc滤波电路连接；所述反馈电路包括输出电流采集电路；与所述输出电流采集电路连接的放大电路；与所述放大电路连接的pi调节电路；与所述pi调节电路连接的光电耦合器；所述光电耦合器的输出端与所述电源模块的电源模块调节端连接；所述电源模块调节端与所述恒压电压调节模块连接。

进一步地，所述输出电流采集电路包括传感器连接口，用于连接设置在所述输出emc滤波电路输出端的电流传感器；与所述传感器连接口连接的采样电阻，所述采样电阻的第一端与所述传感器连接口连接，所述采样电阻的第二端接地；与所述传感器连接口连接的第一运放；与所述第一运放连接的第一rc滤波电路；与所述第一rc滤波电路连接的电压跟随器；与所述电压跟随器连接的第二rc滤波电路；所述第二rc滤波电路的输出端与所述放大电路的输入端连接；所述传感器连接口包括供电端子和信号输入端子；所述采样电阻的第一端和所述第一运放的同相输入端与所述信号输入端子连接；所述第一运放的反相输入端接地。

进一步地，所述输出电流采集电路还包括第一电容；所述第一电容的第一端与所述信号输入端子连接；所述第一电容的第二端接地。

进一步地，所述输出电流采集电路还包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的第一端与所述信号输入端子连接；所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端与所述第一运放的同相输入端连接；所述第二电阻的第二端接地。

进一步地，所述pi调节电路包括第一低噪声放大器、第三电阻、第二电容和第三电容；所述第一低噪声放大器的同相输入端与所述放大电路的输出端连接；所述第一低噪声放大器的反相输入端与基准电压源连接；所述第三电阻的第一端和所述第三电容的第一端与所述第一低噪声放大器的输出端连接；所述第二电容的第一端与所述第三电阻的第二端连接；所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端与所述第一低噪声放大器的反相输入端连接。

进一步地，所述输入emc抑制电路包括第四电容、压敏电阻、第一共轭电感和x电容；所述第四电容的第一端和所述压敏电阻的第一端与外部电源的正极连接；所述第四电容的第二端和所述压敏电阻的第二端与所述外部电源的负极连接；所述第一共轭电感的第一输入端与所述外部电源的正极连接；所述第一共轭电感的第二输入端与所述外部电源的负极连接；所述电源模块的正极输入端和所述x电容的第一端与所述第一共轭电感的第一输出端连接；所述电源模块的负极输入端和所述x电容的第二端与所述第一共轭电感的第二输出端连接。

进一步地，所述输出emc滤波电路包括第五电容、第六电容、第七电容、第八电容和第二共轭电感；所述第五电容的第一端、所述第六电容的第一端和所述第七电容的第一端均与所述电源模块的正极输出端连接；所述第五电容的第二端、所述第六电容的第二端和所述第七电容的第二端均与所述电源模块的负极输出端连接；所述第二共轭电感的第一输入端与所述正极输出端连接；所述第二共轭电感的第二输入端与所述负极输出端连接；所述第八电容的第一端与所述第二共轭电感的第一输出端连接；所述第八电容的第二端与所述第二共轭电感的第二输出端连接。

进一步地，所述多机并联恒流供电电路还包括控制器；所述恒压电压调节模块与所述控制器连接；所述pi调节电路的基准电压输入端与所述控制器的基准电压输出引脚连接。

本申请能够实现的有益效果是：电源输入接口的输入电压通过输入emc抑制电路后输入电源模块；电源模块可以根据设置的电压值从正极输出端输出对应的输出电压；该输出电压经过输出emc滤波电路进行处理后从电源输出接口输出；反馈电路中的输出电流采集电路对输出emc滤波电路进行采集后传输给放大电路；放大电路对采集到的信号进行放大后传输给pi调节电路；pi调节电路将该信号与基准电压值进行比较后控制光电耦合器的导通度，从而调节恒压电压调节模块输入到电源模块的电源模块调节端的电压，从而使电源模块的输出电流保持恒定；多个供电电路并联在电源输入接口和电源输出端口之间，可以根据实际需求启用所需的供电电路，从而调节电源输出口的输出电流，从而满足不同款式的蓄电池的充电需求，可以更加方便地为不同款式的蓄电池进行充电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种多机并联恒流供电电路拓扑结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种多机并联恒流供电电路原理示意图；

图3为本申请实施例提供的一种输出电流采集电路原理示意图。

图标：10-多机并联恒流供电电路；100-电源输入接口；200-供电电路；210-输入emc抑制电路；220-电源模块；230-输出emc滤波电路；240-反馈电路；241-输出电流采集电路；2411-第一rc滤波电路；2412-电压跟随器；2413-第二rc滤波电路；242-放大电路；243-pi调节电路；244-光电耦合器；300-电源输出接口；400-恒压电压调节模块；500-控制器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参看图1、图2和图3，图1为本申请实施例提供的一种多机并联恒流供电电路拓扑结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种多机并联恒流供电电路原理示意图；图3为本申请实施例提供的一种输出电流采集电路原理示意图。

如图1所示，本申请实施例提供的多机并联恒流供电电路10包括电源输入接口100、电源输出接口300、恒压电压调节模块400和至少两个并联在电源输入接口100和电源输出接口300之间的供电电路200；供电电路200包括与电源输入接口100连接的输入emc抑制电路210；与输入emc抑制电路210一一对应连接的电源模块220；与电源模块220一一对应连接的输出emc滤波电路230；与输出emc滤波电路230一一对应连接的反馈电路240；电源输出接口300与输出emc滤波电路230连接；反馈电路240包括输出电流采集电路241；与输出电流采集电路241连接的放大电路242；与放大电路242连接的pi调节电路243；与pi调节电路243连接的光电耦合器244；光电耦合器244的输出端与电源模块220的电源模块调节端连接；电源模块调节端与恒压电压调节模块400连接。示例性地，电源模块可以选用，但不限于，cfb600模块，输入电源为17v～36v，输出标称电压有12v，18v，24v，28v，36v，48v等多种型号可选，该模块具有过热、过流、过压、欠压等保护，满功率效率可达90％，该模块有个trim引脚,该引脚的trim为电压微调脚，输出电压＝trim脚电压*标称电压(outputvoltage＝trimterminalvoltage*nominaloutputvoltage)，由更具i＝u/r，当负载改变r改变时，只需输出电压u随r的变化而成正比变化即可保证输出电流i不变，达到恒流功效。

如图2所示，在一种实施方式中，输入emc抑制电路210包括第四电容c4、压敏电阻rv、第一共轭电感l1和x电容cx；第四电容c4的第一端和压敏电阻rv的第一端与外部电源的正极连接；第四电容c4的第二端和压敏电阻rv的第二端与外部电源的负极连接；第一共轭电感l1的第一输入端与外部电源的正极连接；第一共轭电感l1的第二输入端与外部电源的负极连接；电源模块220的正极输入端和x电容cx的第一端与第一共轭电感l1的第一输出端连接；电源模块220的负极输入端和x电容cx的第二端与第一共轭电感l1的第二输出端连接。

输出emc滤波电路230包括第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8和第二共轭电感l2；第五电容c5的第一端、第六电容c6的第一端和第七电容c7的第一端均与电源模块220的正极输出端连接；第五电容c5的第二端、第六电容c6的第二端和第七电容c7的第二端均与电源模块220的负极输出端连接；第二共轭电感l2的第一输入端与正极输出端连接；第二共轭电感l2的第二输入端与负极输出端连接；第八电容c8的第一端与第二共轭电感l2的第一输出端连接；第八电容c8的第二端与第二共轭电感l2的第二输出端连接。

pi调节电路243包括第一低噪声放大器u1、第三电阻r3、第二电容c2和第三电容c3；第一低噪声放大器u1的同相输入端与放大电路242的输出端连接；第一低噪声放大器u1的反相输入端与基准电压源连接；第三电阻r3的第一端和第三电容c3的第一端与第一低噪声放大器u1的输出端连接；第二电容c2的第一端与第三电阻r3的第二端连接；第二电容c2的第二端和第三电容c3的第二端与第一低噪声放大器u1的反相输入端连接。

在一种实施方式中，多机并联恒流供电电路还包括控制器500；恒压电压调节模块与控制器500连接，通过控制器可以调节恒压电压调节模块的输出电压；pi调节电路的基准电压输入端(即u1的反相输入端)与控制器500的基准电压输出引脚连接。示例性地，控制器500可以选用单片机(例如stm32单片机)、plc控制器等。

pi调节电路243可以根据给定的基准电压值(vref)与实际输出电流值构成控制偏差，将偏差的比列和积分通过线性组合构成控制量，对光电耦合器244的导通度进行控制达到对电源模块调节端的控制，假设图2中的feedback处电压为vf，vref处电压为vref，第一低噪声放大器的输出电压为vout，可得电流为：

i＝(vf-vref)/r

又因为输出电压vout等于：

vout＝vref-ir-vc

整理得：

vout＝vref-(vf-vref)-1/c·∫i(dt)

vout＝2vref-vf-(1/cr·∫(vf-vref)dt)

由公式可知的此电路为一加了直流分量的微分电路，所以调节给定的“vref”值便可以调节恒流输出电流大小,达到恒流源调节电流大小的目的；当pi调节电路243检测到输出电流通过输出电流采集电路241和放大电路242得到的vf等于0时，输出电压灯源运放负电源电压，负载变化过程中，电流增大到vf＝2vref时，pi调节电路243会有个反馈和调节过程，负载再增大的vf，就保持电压不变，即保持输出电流不变，在此过程中pi调节电路243输出vout逐渐增大，由光电耦合器244的特性可知vout逐渐增大，光电耦合器244逐渐导通与恒压调节默哀快的输出端v-trim形成回路，+trim处电压逐渐减小，电源模块220的输出电流逐渐减小；再由i＝u/r可知，当电流保持不变，负载增大即是r减小，电流不变即是u减小；通过这种方式便可将恒压电压调节模块400处于恒流模式下工作。由于每一个电源模块220都有自己单独的反馈回路，所以输出互不影响，且每一路的输出电流都可调，因此可以任意并联输出任一大小的电流，为不同款式的蓄电池进行充电。

放大电路242包括第二低噪声放大器u2、第四电阻r4和第五电阻r5；第二低噪声放大器u2的同相输入端与输出电流采集电路241的输出端连接；第四电阻r4的第一端与第二低噪声放大器u2的输出端连接；第四电阻r4的第二端和第五电阻r5的第一端与第二低噪声放大器u2的反相输入端连接；第五电阻r5的第二端接地。

如图3所示，在一种实施方式中，输出电流采集电路241包括传感器连接口，用于连接设置在输出emc滤波电路230输出端的电流传感器；与传感器连接口连接的采样电阻r0，采样电阻r0的第一端与传感器连接口p1连接，采样电阻r0的第二端接地；与传感器连接口p1连接的第一运放u3；与第一运放u3连接的第一rc滤波电路2411；与第一rc滤波电路2411连接的电压跟随器2412；与电压跟随器2412连接的第二rc滤波电路2413；第二rc滤波电路2413的输出端与放大电路242的输入端连接；传感器连接口p1包括供电端子和信号输入端子；采样电阻的第一端和第一运放u3的同相输入端与信号输入端子连接；第一运放u3的反相输入端接地。为了去除杂波的干扰；传感器连接口p1的供电端子中的正、负端子还可以设置滤波电容(如图3中的c9和c10)；第一运放u3的正极和负极也可以设置滤波电容(如图3中的c12和c11)。

在一种实施方式中，输出电流采集电路241还包括第一电容c1；第一电容c1的第一端与信号输入端子连接；第一电容c1的第二端接地。

在一种实施方式中，输出电流采集电路241还包括第一电阻r1和第二电阻r2；第一电阻r1的第一端与信号输入端子连接；第一电阻r1的第二端和第二电阻r2的第一端与第一运放u3的同相输入端连接；第二电阻r2的第二端接地。

在一种实施方式中，为了对电路进行保护，还可以在各个处理电路之间设置保护电阻，例如图3中的r10、r11、r12、r13、r14、r15和r16。

综上所述，本申请实施例提供一种基于模块电源的多机并联恒流供电电路，包括电源输入接口、电源输出接口、恒压电压调节模块和至少两个并联在电源输入接口和电源输出接口之间的供电电路；供电电路包括与电源输入接口连接的输入emc抑制电路；与输入emc抑制电路一一对应连接的电源模块；与电源模块一一对应连接的输出emc滤波电路；与输出emc滤波电路一一对应连接的反馈电路；电源输出接口与输出emc滤波电路连接；反馈电路包括输出电流采集电路；与输出电流采集电路连接的放大电路；与放大电路连接的pi调节电路；与pi调节电路连接的光电耦合器；光电耦合器的输出端与电源模块的电源模块调节端连接；电源模块调节端与恒压电压调节模块连接；使用上述电路可以根据实际需求启用所需的供电电路，从而调节电源输出口的输出电流，从而满足不同款式的蓄电池的充电需求，可以更加方便地为不同款式的蓄电池进行充电。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。