专利名称：直流开关电源均流电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源均流控制领域，尤其涉及一种直流开关电源均流电路。
背景技术：
电源并联运行是电源产品模块化，大容量化的一个有效方法，是电源技术的发展方向之一，是实现组合大功率电源系统的关键。这种模块化的构造方法，采用一定规格系列的模块式电源，按照一定的串联或并联方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。
电源的并联运行具有以下优点1.扩展容量，实现大功率电源供电系统。2.通过N+1，N+2冗余实现容错功能，带电热插拔，便于在不影响系统正常工作的情况下，对电源系统进行维护，实现供电系统的不间断供电。3.提高系统工作稳定性，并联越多，系统工作可靠性越高，但是系统成本也相应增加。4.方便系统配置，适合规模化、标准化生产，简化生产过程管理。
一种现有的电源并联均流控制方法是自主均流法。在这种均流方式下，参与调节的单元由n个单元中的最大输出电流单元决定，一次只有这个最大输出电流单元工作，这个最大电流单元是随机的，所以有人把这种均流方法叫做“民主均流法”。又由于一旦最大均流单元工作，它处于主控状态，别的单元则处于被控状态，因此又有人把这种方法叫做“自动主/从控制法”。采用此均流控制方法不但可以使得均流效果较好，易实现准确均流；另外还可以构成冗余系统，均流模块数理论上可以不限。
UCC39002就是一种运用自主均流法上的负载均流控制芯片。
实用新型内容本次实用新型的目的在于提供一种电流不均匀度小的直流开关电源均流电路。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种直流开关电源均流电路，包括一检测信号输入端、复数电阻、复数电容、场效应晶体管和一均流芯片，所述均流芯片设置有电流采样输入管脚，电流采样输出管脚，电源输入管脚，接地管脚，均流总线电压驱动放大器管脚，误差放大器管脚，调节放大器管脚和均流总线管脚。所述电流采样输出管脚与电流采样电阻连接，所述均流芯片的电流采样输入管脚与检测信号输入端连接，均流芯片的均流总线电压驱动放大器管脚与一电阻(R16)和一电容(C13)连接，误差放大器管脚与补偿电容一端连接，补偿电容的另一端与一补偿电阻连接，调节放大器管脚与调节电阻连接。
与现有技术相比，本实用新型直流开关电源均流电路采用UCC39002均流芯片后，由于此芯片采用了低补偿后封装微调的电流感应放大器和高增益的负反馈网络，使得在满载状态下各模块之间的均流误差小于1％。
图1是均流芯片UCC39002的内部原理框图；图2是本实用新型直流开关电源均流电路原理框图。
具体实施方式请参阅图1和图2所示，一种直流开关电源均流电路包括一检测信号输入端S1、电压输入端P1、复数电阻、复数电容、场效应晶体管Q1和一均流芯片U1。均流芯片U1(UCC39002)包括8个管脚，分别是电流采样输入管脚(以下称为管脚CS+)，电流采样输出管脚(以下称为管脚CS-)，电源输入管脚(以下称为管脚VDD)，接地管脚(以下称为管脚GND)，均流总线电压驱动放大器管脚(以下称为管脚CSO)，误差放大器管脚(以下称为管脚EAO)，调节放大器管脚(以下称为管脚ADJ)和均流总线管脚(以下称为管脚LS)。
均流总线电压驱动放大器(CSO)它是单位增益缓冲放大器，对均流母线电压和电流检测放大器输出电压之间起隔离作用。其电路的实现是在电路中串入一个导通压降为0V的理想二极管。这个二极管的作用是自动在系统中建立主模块。均流芯片U1一旦被用来做主控制器，它会把自身的电流信息会通过均流总线电压驱动放大器送到均流母线上。在本实施方式中定义从单元是输出电流小于输出最大电流模块的模块，所有的从单元内部的理想的二极管处于截止状态。因此VCSO和VLS被隔离，这样误差放大器就可以对各自模块的输出电流和主模块的输出电流进行比较，从而通过自身调节达到电流的均衡分配。由于均流母线总是被某一个驱动放大器所驱动，所以并联的模块数(n)将受到放大器电流输出能力的限制，模块数量可以通过下式计算获得n＝(100K×IOUT，MIN)/VLS，FULL_SCALE其中100K是LS引脚的输入阻抗，当0.5V≤VIS≤10V，IOUT，MIN为-1A，VLS，FULL_SCALE是满载时均流母线上的最高电压。可以通过减小满载时所能承受的最高电压来增加并联的模块数量，比如说减小电流检测器增益。
误差放大器error amplifier(EAO)是一个跨导放大器。误差放大器的作用在于对每个模块的差值进行比较，把每个模块的电流拉到平均模块的输出电流水平。把VLS接到反相输入端，VCSO接到同相输入端，如果在均流母线上的电流高于模块自身的输出电流，那么就有误差信号通过EAO脚和地之间的放大元件反映出来，误差信号将被误差调整放大器用来调整输出电压以实现并联电源系统的电流输出平衡。
和电流成比例关系的误差电压信号Veao从管脚ADJ脚输出，电流通过调整电阻Radj来改变模块的输出电压。电流值通过地与晶体管Q1源极之间的内电阻反映出来。调整电流值通过下式得到Iadj＝Veao/500。主模块的Veao为0V，则调整电流也应该为0。这样可以保证主模块的输出电压一直都保持在初始值状态。此外，当偏置不足，出错或者均流芯片U1使能信号丧失时，调整放大器的反向输入端将被拉低到地，以防止均流控制器输出电压调整信号出错。
管脚CS+与管脚CS-内置了一个高灵敏度的电流放大器，可以接成一个电流误差放大器，放大管脚CS+与管脚CS-两端的微小电位差。
电阻包括R1、R2、R3、R13、R14、R15、R16、R18和R19。电容包括C3、C11、C12和C13。上述R1是采样电阻；R2是调节电阻；R3是补偿电阻；C3是补偿电容。
管脚CS-与R15、R16和C13连接，R16和C13并联。R1一端与R15连接，另一端与电压输入端P1的正极连接。管脚CS+分别与C12、R14、R13和R18连接。管脚VDD分别与C11、R13和电压输入端P1的正极连接。管脚GND与C11、C12、R14、R19和检测信号输入端S1的负极连接。场效应晶体管Q1的栅极SB2和R19连接；漏极和R18连接；源极和检测信号输入端S1的负极以及R3连接。管脚CSO与R16和C13连接。管脚EAO与C3连接，C3的另一端与R3串连。管脚ADJ与R2和检测信号输入端S1的负极连接。
上述直流开关电源均流电路是按如下步骤设计的，第一步选择电流采样电阻R1；采样电阻的值根据模块输出的最大电流IOUT(MAX)及调整脚的电压变化范围ΔVADJ来选择，并满足如下公式IOUT(max)×R1＜＜ΔVADJ(max)第二步确定电流采样放大器放大倍数(ACSA)。首先确定模块输出满载时电流采样放大器的输出电压VCSO(MAX)。并满足VCSO(max)＜VDD-2V再确定放大倍数ACSA=VCSO(RSENSE×IOUT(max))]]>第三步确定调节电阻R2；检测信号输入端S1正极连接管脚ADJ。在模块输出端与ADJ端接一电阻R2，由R2和控制器内部的NPN三极管将形成一个电压给检测信号输入端S1正极，管脚ADJ上的电压必须维持高于管脚EAO1V的电压。这是保持调节放大器输出控制三极管正常工作所必要的。所以根据这一要求，R2可按下式计算R2≥[ΔVADJ(max)-(IOUT(max)×R1)]×500Ω[VOUT-ΔVADJ(max)+(IOUT(max)×R1)-1V]]]>同时要考虑管脚ADJ的电流，此管脚最大下拉电流为6MA。内置的NPN管的发射极电阻为500Ω，最高电压为3V，因此根据模块输出电压的最大调节范围ΔVADJ，R2可按以下原则选取R2≥[ΔVADJ(max)-(IOUT(max)×R1)]IADJ(max)]]>因此所选取的电阻须满足这两个基本要求1、Vadj大于VeaolV的电压；2、管脚ADJ的下拉最大电流小于6MA。
第四步对误差放大器进行补偿；首先确定补偿电容(C3)C3=(9MπfCO)(ACSA)(AV)(AADJ)(APWR(fCO))]]>其中gM是误差放大器的互导，可取值为14Msfco一般取模块开关频率的十分之一APWR(fco)可从表1中查得(单位需由dB转换为倍数)
表1ACSA=R16R15]]>AV=R1RLOAD]]>AADJ=R2500Ω]]>再确定补偿电阻(R3)R3=1[2π(C3)(fCO)]]]>本发明通过以均流芯片UCC39002为例，介绍了一种直流开关电源均流电路，这不能被认为是对本实用新型权利要求的限制。如果本领域的技术人员依据本实用新型作出了非实质性的、显而易见的改变或改进，都应该属于本实用新型权利要求保护的范围。
权利要求1.一种直流开关电源均流电路，其特征在于所述电路包括一检测信号输入端、复数电阻、复数电容、场效应晶体管和一均流芯片，所述均流芯片设置有电流采样输入管脚，电流采样输出管脚，电源输入管脚，接地管脚，均流总线电压驱动放大器管脚，误差放大器管脚，调节放大器管脚和均流总线管脚，电流采样输出管脚与电流采样电阻连接，所述均流芯片的电流采样输入管脚与检测信号输入端连接，均流芯片的均流总线电压驱动放大器管脚与一电阻(R16)和一电容(C13)连接，误差放大器管脚与补偿电容一端连接，补偿电容的另一端与一补偿电阻连接，调节放大器管脚与调节电阻连接。
2.根据权利要求1所述的直流开关电源均流电路，其特征在于所述电阻(R16)和一电容(C13)是并联关系。
3.根据权利要求1所述的直流开关电源均流电路，其特征在于所述电流采样输出管脚还可通过一电阻(R15)与电流采样电阻连接。
4.根据权利要求1所述的直流开关电源均流电路，其特征在于所述均流芯片的电流采样输入管脚还可通过一电阻(R14)与检测信号输入端的负极连接。
5.根据权利要求1所述的直流开关电源均流电路，其特征在于所述补偿电容和补偿电阻串联连接。
专利摘要本实用新型涉及电源均流控制领域，尤其涉及一种直流开关电源均流电路。一种直流开关电源均流电路，包括一检测信号输入端、复数电阻、复数电容、场效应晶体管和一均流芯片，所述均流芯片设置有电流采样输入管脚，电流采样输出管脚，电源输入管脚，接地管脚，均流总线电压驱动放大器管脚，误差放大器管脚，调节放大器管脚和均流总线管脚。本实用新型直流开关电源均流电路采用UCC39002均流芯片后，由于此芯片采用了低补偿后封装微调的电流感应放大器和高增益的负反馈网络，使得系统在满载状态下各模块之间的均流误差小于1％。
文档编号H02J1/10GK2854891SQ20052006461
公开日2007年1月3日 申请日期2005年9月19日 优先权日2005年9月19日
发明者李永富 申请人:珠海泰坦科技股份有限公司