一种控制输入电流的均流方法及电路与流程

本发明涉及开关电源反向供电领域，尤其涉及一种控制输入电流的均流方法及电路。

背景技术：

随着通信网络技术的不断发展，在利用通信网络进行信息流传播的同时，还可利用通信网络传播电流，对网络中的电设备进行供电。比如：利用以太网对网络中的网络电话、无线接入点、监控摄像头、终端交换设备等电子设备进行供电；再比如：利用电话网对电话网中的电话机、长明灯、环境监控设备等电子设备进行供电。利用通信网络对设备进行供电，解决了取电困难的问题，提高了设备的使用灵活性，降低设备本身的安装复杂度和使用成本，还可利用通信网络远程控制设备的供电或断电。

随着通信网供电技术被广泛采用，通信网中的用电负载有了更高功率的用电需求。为实现更大功率的通信网供电，通常会采用两个或两个以上供电端对同一用电负载进行供电。接口控制模块接收供电端的供电时，首先经过均流模块以实现两个或两个以上供电线路中的电流大小相同，之后再通过直流/直流电压转换器(DC/DC，Direct Current/Direct Current)输出给用电负载。由于供电端的供电距离及供电线路中损耗的不同，接口控制模块的各端口间存在着电压差大的问题，现有方案通过对各输入端口电压进行非直流/直流转换(如采用类似低压差线性稳压器(LDO，low dropout regulator)的线性电压转换、串联电阻进行分压的方式)来补偿各输入端口间电压差以实现均流，但此方法的电压补偿范围有限，导致均流效果差，且输入端口压差越大，损耗越大，效率较低。

现有方案中亦有每个供电线路对应一个直流/直流电压转换器，通过调节输出电压实现均流。图1为现有的DC/DC变换器的结构示意图。如图1 所示，DC/DC变换器包括输入部分(Input)、电流采样电路(Current sense)、功率变换电路(DC/DC)、反馈电路(Feedback)以及脉冲宽度调制控制芯片(Pulse Width Modulation control，PWM control)。其中，输入部分可以包含防浪涌电路、防反电路、滤波电路、缓启动电路等。电流采样电路用于逐周期采样输入电流(例如，应用于电流型控制变换器)或采样电流进行过流保护(例如，应用于非电流型控制变换器)。另外，采样电流的方式通常是电阻或电流互感器。功率变换电路可以包含功率开关管、功率二极管、功率电感，对于隔离电路还需要功率变压器。反馈电路可以包含分压电阻、运算放大器，对于隔离电路可以使用光耦。反馈电路把输出的电压或电流信息处理后传递给PWM控制芯片。PWM控制芯片通过采集到的信息形成需要的占空比去控制功率开关器件。

另外，图2为现有的均流方法的结构示意图。图2所示内容为多个图1结构的并联，且并联的数目可以是1以上的任意自然数。其中，每个电路需要增加一个电流处理环节(Share process)，这个环节经过运算，形成均流母线(Share Bus)电压，同时根据自己电流和均流母线的电压，形成信号去控制输出电压，以达到均流效果。

但是上述方式的均流其动态特性无法保证，而且随供电线路的增加，直流/直流电压转换器数量增加，均流的精度将会下降。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种控制输入电流的均流方法及电路，用来解决现有技术无法保证均流动态特性及较高均流精度的问题。

为了达到上述技术目的，本发明提供一种控制输入电流的均流方法，包括：分别对至少两路输入中的每一路输入进行电流采样及功率转换，得到每一路的反馈输入信号；根据各路的反馈输入信号，输出补偿控制信号给所述每一路输入对应的脉冲宽度调制PWM控制器的补偿引脚COMP。

进一步地，所述PWM控制器为具有独立COMP或等效COMP的电流型PWM控制器。

进一步地，所述分别对至少两路输入中的每一路输入进行电流采样及功率转换，得到每一路的反馈输入信号包括：分别对至少两路输入中的每一路输入逐周期采样峰值电流或平均值电流，得到每一路的采样电流输出信号；分别对每一路的采样电流输出信号进行功率转换后，得到每一路的反馈输入信号。

进一步地，所述分别对至少两路输入中的每一路输入进行电流采样及功率转换，得到每一路的反馈输入信号之后，还包括：输出每一路输入进行电流采样后得到的采样电流输出信号给每一路输入对应的PWM控制器的电流采样输入引脚。

进一步地，所述根据各路的反馈输入信号，输出补偿控制信号给所述每一路输入对应的PWM控制器的COMP包括：对所述各路的反馈输入信号进行采样得到采样信号，对所述采样信号进行比例、补充或隔离处理后得到补偿控制信号；输出所述补偿控制信号给所述每一路输入对应的PWM控制器的COMP。

本发明还提供一种控制输入电流的均流电路，包括：一个反馈电路、至少两个电流采样电路、至少两个功率转换电路以及至少两个PWM控制器，所述电流采样电路、所述功率转换电路以及PWM控制器的数目与输入的路数对应一致，每一路输入连接对应的一个电流采样电路及一个功率转换电路，每个电流采样电路分别连接对应的一个功率转换电路及一个PWM控制器，所有功率转换电路的输出连接至所述反馈电路，所述反馈电路的输出连接至所有PWM控制器的COMP。

进一步地，所述PWM控制器为具有独立COMP或等效COMP的电流型PWM控制器。

进一步地，所述电流采样电路，用于逐周期采样对应每一路输入的峰值电流或平均值电流。

进一步地，所述电流采样电路，用于输出对应每一路输入进行电流采样后得到的采样电流输出信号给对应的PWM控制器的电流采样输入引脚。

进一步地，所述反馈电路，用于对所述各路的反馈输入信号进行采样得 到采样信号，对所述采样信号进行比例、补充或隔离处理后得到补偿控制信号。

在本发明中，分别对至少两路输入中的每一路输入进行电流采样及功率转换，得到每一路的反馈输入信号；根据各路的反馈输入信号，输出补偿控制信号给每一路输入对应的PWM控制器的补偿引脚COMP。如此，无需使用均流总线，无需通过现有调节输出电压的方法实现均流，直接调节每一周期的输入电流，减少了均流的环节，从而确保了动态特性及较高的均流精度，而且，均流精度不会因为输入并联路数的增加而下降。同时，减少了使用的器件数量，降低了成本。

附图说明

图1为现有的DC/DC变换器的结构示意图；

图2为现有的均流方法的示意图；

图3为本发明实施例提供的控制输入电流的均流电路的示意图；

图4为本发明一具体实施例提供的控制输入电流的均流电路的示意图；

图5为应用于本发明实施例的电流型控制芯片的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种控制输入电流的均流方法，包括以下步骤：

步骤11：分别对至少两路输入中的每一路输入进行电流采样及功率转换，得到每一路的反馈输入信号。

步骤12：根据各路的反馈输入信号，输出补偿控制信号给每一路输入对应的PWM控制器的补偿引脚COMP。

其中，PWM控制器为具有独立COMP或等效COMP的电流型PWM控制器。

于此，分别对至少两路输入中的每一路输入进行电流采样及功率转换，得到每一路的反馈输入信号包括：分别对至少两路输入中的每一路输入逐周期采样峰值电流或平均值电流，得到每一路的采样电流输出信号；分别对每一路的采样电流输出信号进行功率转换后，得到每一路的反馈输入信号。

于此，分别对至少两路输入中的每一路输入进行电流采样及功率转换，得到每一路的反馈输入信号之后，该方法还包括：输出每一路输入进行电流采样后得到的采样电流输出信号给每一路输入对应的PWM控制器的电流采样输入引脚。

于此，根据各路的反馈输入信号，输出补偿控制信号给所述每一路输入对应的PWM控制器的COMP包括：对所述各路的反馈输入信号进行采样得到采样信号，对所述采样信号进行比例、补充或隔离处理后得到补偿控制信号；输出所述补偿控制信号给所述每一路输入对应的PWM控制器的COMP。

图3为本发明实施例提供的控制输入电流的均流电路的示意图。如图3所示，本发明实施例提供的控制输入电流的均流电路包括一个反馈电路(Feedback)、至少两个电流采样电路(Current sense 1、Current sense 2、Current sense N)、至少两个功率转换电路(DC/DC 1、DC/DC 2、DC/DC N)以及至少两个PWM控制器(PWM control 1、PWM control 2、PWM control N)。其中，电流采样电路、功率转换电路以及PWM控制器的数目与输入(Input 1、Input 2、Input N)的路数对应一致，每一路输入连接对应的一个电流采样电路及一个功率转换电路，且每个电流采样电路分别连接对应的一个功率转换电路及一个PWM控制器。所有功率转换电路的输出连接至反馈电路，反馈电路的输出连接至所有PWM控制器的COMP。

如图3所示，输入Input 1连接电流采样电路Current sense 1及功率转换电路DC/DC 1，电流采样电路Current sense 1连接功率转换电路DC/DC 1及PWM控制器PWM control 1；输入Input 2连接电流采样电路Current sense 2及功率转换电路DC/DC 2，电流采样电路Current sense 2连接功率转换电路DC/DC 2及PWM控制器PWM control 2；输入Input N连接电流采样电路Current sense N及功率转换电路DC/DC N，电流采样电路Current sense N连 接功率转换电路DC/DC N及PWM控制器PWM control N。功率转换电路(包括DC/DC 1、DC/DC 2、DC/DC N)的输出连接至反馈电路Feedback，反馈电路Feedback的输出连接至PWM控制器(包括PWM control 1、PWM control 2、PWM control N)的COMP。

如图3所示，每一路输入拥有独立的PWM控制器、独立的电流采样电路以及独立的功率转换电路。每一路输入经过电流采样电路及功率转换电路后的输出并联在一起，提供至反馈电路，反馈电路的输出同时送给各个PWM控制器的COMP。

其中，PWM控制器为具有独立COMP的电流型PWM控制器(例如，电流型PWM控制芯片UC3842)，或者为具有等效的COMP的电流型PWM控制器。功率转换电路包括功率管、电容及电感，或者，还可包括变压器、二极管等。

其中，反馈电路，用于对各路的反馈输入信号进行采样得到采样信号，对所述采样信号进行比例、补充或隔离处理后得到补偿控制信号。具体而言，反馈电路的输出(补偿控制信号)同时送给每个PWM控制器的COMP，这个补偿控制信号可以直接送达；也可以为经过运算处理后的信号，比如加运放跟随以提高驱动能力，或者比例放大或缩小等。

其中，电流采样电路，用于输出对应每一路输入进行电流采样后得到的采样电流输出信号给对应的PWM控制器的电流采样输入引脚(Current Sense Input引脚)。具体而言，电流的采样方式可以是电阻采样或电流互感器采样，另外，可以逐周期采样峰值电流，也可以采样平均值电流以提高均流精度，或采用其他处理方法。

图4为本发明一具体实施例提供的控制输入电流的均流电路的示意图。如图4所示，本实施例采用了两路独立输入。其中，主功率拓扑采用隔离的反激式变换电路。PWM控制器为UC3842控制器，电流采样通过电阻采样获得，反馈电路采用并联稳压集成电路TL431和隔离光耦实现。

于本实施例中，两路独立输入，公用一个反馈信号并送给每个PWM控制器的COMP。

图5为应用于本发明实施例的电流型控制芯片的示意图。于此，PWM控制器采用例如图5所示的电流型控制芯片。

具体而言，电流型控制芯片每个控制周期根据采样的电流(如通过引脚3(5)获得)，通过一个比较器比较采样的电流值和某个基准值，当基准值大于电流采样值时，占空比有效开通；当电流采样值大于基准值时，比较器动作，占空比关断，然后本周期结束，准备进行下一个开关周期。其中，这个和电流采样值进行比较的基准值是通过COMP(即引脚pin1(1))的信号处理得来的。在UC3842中，为COMP脚电压先经过两个二极管，然后通过2R比1R的电阻分压得来。换而言之，通过COMP来控制输出的电压，通过电流采样输入(Current Sense Input)引脚(pin3(5))来控制输入的电流。当所有并联的电路公用一个COMP时，每个并联电路会把自己的输出电压调节到同一个值。另外，每一路电流采用自己的Current Sense Input脚的输入，因此，每个周期都调节自己的电流。由于电压基准是公用的一个，因此，即使每一路的输入电压不一样，调节出的电流值也是一样的。其中，为提高调节电流的精度，可以把采样电流经过平均值处理后再送给Current Sense Input脚。对此，通过使用电容，可以容易地得到电流的平均值。每一路变换电路可以设定为同样的开关频率，如此，每个开关周期的输入电流相同，整个时段的输入电流也相同。其中，整个时段的输入电流等于每个开关周期的输入电流乘以开关频率。

综上所述，本发明通过逐周期控制输入电流，实现了动态特性较好的均流，不会存在因电流环调节而震荡的问题。此外，因为没有均流母线，而且公用一个反馈电路，因此，这种均流方法节省了很多器件，达到了节省体积和降低成本的有益效果。而且，因为没有均流母线，因此，这种均流方法的均流精度不会因为路数增多而降低均流精度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。