一种并联功率转换电路的制作方法

本发明涉及电源测试领域，特别是一种并联功率转换电路。

背景技术：

通常，在进行与直流电源相关的测试时,工程师必须汇集和配置多台仪器,才能完成直流供电和测量任务。在执行这些复杂任务时,可能会同时接到多台测试仪器,从而增加出错的风险；为此,工程师可能选择远比手动测试复杂的自动测试，但自动化测试任务虽然会减少人工错误,但编写和调试程序对已经超负荷工作的研发工程师进一步增加了工作量。而直流电源分析仪的出现避免了工程师使用多台设备以及测试前进行复杂的调试。电源分析仪通过其内置的电流动态测量能力可测量流入DUT的电流,而不需要诸如电流探头和分流器这类传感器；直流电源分析仪无需开发控制和测量程序，所有功能和测量都集成在同一设备中，也无需PC、驱动程序和软件,相当于把与设置相关的工作量减少了90%以上；用户使用独立测试设备则要用2天时间才能完成的直流供电和测量测试任务，使用直流电源分析仪可在5分钟内就能完成。而通常，直流电源分析仪中集成有万用表模块、示波器模块、任意波形发生模块、数据记录模块以及多个直流电源模块，其中，多个具有不同输出功率的直流电源模块无疑是电源分析仪的最核心器件之一，而直流电源模块的功率转换电路更是负担着最核心的功率转换任务，该电路模块的稳定性直接关系着整个电源模块是否稳定可靠。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于针对直流电源分析仪中各个电源模块的功率转换电路对稳定性的需求，提供一种工作稳定的，适用于电源分析仪中特定电源模块的功率转换电路。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种并联功率转换电路，包括第一变压器、第二变压器、第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路、第四控制电路、第一同步整流电路、第二同步整流电路、第一驱动电路、第二驱动电路及滤波电路；

所述第一控制电路、第二控制电路分别与所述第一变压器原边的两个端头连接，分别用于控制电流从不同方向流经第一变压器的原边；所述第三控制电路、第四控制电路分别与所述第二变压器原边的两个端头连接，分别用于控制电流从不同方向流经第二变压器的原边；

所述第一变压器的副边与第一同步整流电路连接；所述第二变压器的副边与第二同步整流电路连接；所述第一驱动电路、第二驱动电路分别与第一同步整流电路、第二同步整流电路连接；其分别用于控制第一同步整流电路、第二同步整流电路的通断；所述第一同步整流电路和第二同步整流电路同时与一滤波电路连接；

所述第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路、第四控制电路均包括两个输入端，两个输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号。

进一步的，所述第一控制电路包括第一PWM驱动芯片、第一可控开关及第二可控开关；

所述第一可控开关的漏极与电源输入端连接、所述第一可控开关的源极与所述第二可控开关的漏极连接；所述第二可控开关的源极接地；所述第一PWM驱动芯片的第一输入端、第二输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号，所述第一PWM驱动芯片的第一输出端、第二输出端连接第一可控开关、第二可控开关的控制端；所述第一可控开关、第二可控开关连接端与第一变压器原边的第一端头连接；

所述第二控制电路包括第二PWM驱动芯片、第三可控开关及第四可控开关；

所述第三可控开关的漏极与电源输入端连接、所述第三可控开关的源极与所述第四可控开关的漏极连接；所述第四可控开关的源极接地；所述第二PWM驱动芯片的第一输入端、第二输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号，所述第二PWM驱动芯片的第一输出端、第二输出端连接第三可控开关、第四可控开关的控制端；所述第三可控开关、第四可控开关连接处与第一变压器原边的第二端头连接。

进一步的，所述第一控制电路中，所述第一PWM驱动芯片与第一可控开关、第二可控开关之间还设置括第一稳压电路、第一整形电路；所述第一可控开关还与第一尖峰吸收电路并接在所述电源输入端与第一变压器原边第一端头之间；所述第二可控开关还与第二尖峰吸收电路并接在第一变压器原边第一端头与地之间；；

所述第二控制电路中，所述第二PWM驱动芯片与第三可控开关、第四可控开关之间还包括第二稳压电路、第二整形电路；所述第三可控开关还与第三尖峰吸收电路并接在所述电源输入端和第一变压器原边第二端头之间；所述第四可控开关还与第四尖峰吸收电路并接在第一变压器原边第二端头与地之间；。

进一步的，所述第三控制电路包括第三PWM驱动芯片、第五可控开关及第六可控开关；

所述第五可控开关的漏极与电源输入端连接、所述第五可控开关的源极与所述第六可控开关的漏极连接；所述第六可控开关的源极接地；所述第三PWM驱动芯片的第一输入端、第二输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号，所述第三PWM驱动芯片的第一输出端、第二输出端连接第五可控开关、第六可控开关的控制端；所述第五可控开关、第六可控开关连接端与第二变压器原边的第一端头连接；

所述第四控制电路包括第四PWM驱动芯片、第七可控开关及第八可控开关；

所述第七可控开关的漏极与电源输入端连接、所述第七可控开关的源极与所述第八可控开关的漏极连接；所述第八可控开关的源极接地；

所述第四PWM驱动芯片的第一输入端、第二输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号，所述第四PWM驱动芯片的第一输出端、第二输出端连接第七可控开关、第八可控开关的控制端；

所述第七可控开关、第八可控开关连接处与第二变压器原边的第二端头连接。

进一步的，所述第三控制电路中，所述第三PWM驱动芯片与第五可控开关、第六可控开关之间还设置括第三稳压电路、第三整形电路；所述第五可控开关还与第五尖峰吸收电路并接在所述电源输入端与第二变压器原边第一端头之间；所述第六可控开关还与第六尖峰吸收电路并接在第二变压器原边第一端头与地之间；

所述第四控制电路中，所述第四PWM驱动芯片与第七可控开关、第八可控开关之间还包括第四稳压电路、第四整形电路；所述第七可控开关还与第七尖峰吸收电路并接在所述电源输入端和第二变压器原边第二端头之间；所述第八可控开关还与第八尖峰吸收电路并接在第二变压器原边第二端头与地之间。

进一步的，所述第二控制电路的输出与所述第四控制电路的输出之间还设置有一耦合变压器，用于消除两路控制电路中的纹波干扰。

进一步的，所述功率转换电路还包括防倒灌电路，所述防倒灌电路设置在电源输入端与各个可控开关之间；

所述防倒灌电路包括检测电阻、第九可控开关及第一运放；

所述检测电阻的第一端与电源输入端连接；所述检测电阻的第二端通过并接的第一电感、第二电感与控制电路中的可控开关连接，并向其输出电流；

所述检测电阻的第二端通过依次串接的第一电阻、第二电阻与第一运放的第一输入端连接；

所述检测电阻的第一端通过第三电阻与第一运放的第二输入端连接。所述第一运放的输出端通过第四电阻与第九可控开关的控制端连接；

所述第九可控开关的源极通过第五电阻同时与检测电阻的第二端及并接的第一电感、第二电感连接；所述第九可控开关的漏极通过第六电阻接地；

所述检测电阻的第一端还通过一二极管及串接的第七电阻、第八电阻、第九电阻接地；

第一运放的第一输入端还通过依次串接的第一电容、第二电容、第十电阻与第九可控开关的源极连接；串接的第二电容及第十电阻还与第十一电阻并接。

进一步的，所述滤波电路之前还设置有假负载电路及与所述假负载电路并接的放电电路。

所述假负载电路包括并接的第一子假负载电路和第二子假负载电路；

所述第一子假负载电路包括第二十一可控开关、第二运放及与第二十一可控开关串接的第二十一电阻；

所述第二十一可控开关的源极与所述第二十一电阻连接，所述第二十一可控开关的源极还通过第二十五电阻与所述第二运放的反相输出端连接；

所述第二运放的正相输入端与正相输入端与放电参考输入端、电压取样输入端及电流采样输入端同时连接；

所述第二运放的输出通过第二十四电阻连接所述第二十一可控开关的控制端；

所述第二运放的输出端还依次通过第二十三电阻、第二十一电容与自身反相输入端连接；所述第二十三电阻、第二十一电容还与第一二极管并接；所述第一二极管的正极与第二十一电容连接，负极与第二十三电阻连接；

所述第二子假负载电路包括第二十二可控开关、第三运放及与第二十二可控开关串接的第二十二电阻；

所述第二十二可控开关的源极与所述第二十二电阻连接，所述第二十二可控开关的源极还通过第二十九电阻与所述第三运放的反相输出端连接；

所述第三运放的正相输入端与正相输入端与放电参考输入端、电压取样输入端及电流采样输入端同时连接；

所述第三运放的输出通过第三十一电阻连接所述第二十二可控开关的控制端；

所述第三运放的输出端还依次通过第三十电阻、第二十二电容与自身反相输入端连接；所述第三十电阻、第二十二电容还与第二二极管并接；所述第二二极管的正极与第二十二电容连接，负极与第三十电阻连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供的用于电压分析仪电压模块的功率转换电路由第一变压器、第二变压器两个功率变换模块构成，两个功率变换模块通过用相同的PWM信号（PWM1和PWM2）控制，使两组功率变换器具备相同的转换功率，在变压器次级同步整流后直接并联滤波后输出；

本发明中，两个功率变化模块用同一个电压、电流采样反馈控制产生的PWM1和PWM2控制，在功率变换A和B具备相同的变换功率情况下，具有相同的输出电压，从而实现变换器A和B的均流输出；两个变压器的初级A和B通过一个耦合变压器T6耦合，以消除电路中的纹波和噪声；同步整流信号SYNCA和SYNCB时序严格配合PWM1和PWM2实现两组变换器同步整流。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2a是本发明中第一控制电路、第二控制电路一具体实施例结构框图。

图2b是本发明中第一控制电路、第二控制电路另一具体实施例结构框图。

图3a是本发明中第三控制电路、第四控制电路一具体实施例结构框图。

图3b是本发明中第三控制电路、第四控制电路另一具体实施例结构框图。

图4a是本发明中第一控制电路、第二控制电路电路图的具体实施例。

图4b是本发明中第三控制电路、第四控制电路电路图的具体实施例。

图5是本发明中驱动电路及整流电路电路图具体实施例。

图6是防倒灌电路电路图。

图7是第一尖峰吸收电路、第二尖峰吸收电路实施例电路图。

图8是假负载电路实施例电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1所示，本实施例提供一种并联功率转换电路，包括第一变压器T3、第二变压器T2、第一控制电路11、第二控制电路12、第三控制电路13、第四控制电路14、第一同步整流电路31、第二同步整流电路32、第一驱动电路41、第二驱动电路42及滤波电路6；

所述第一控制电路11、第二控制电路分别与所述第一变压器T3原边的两个端头连接，分别用于控制电流从不同方向流经第一变压器T3的原边；所述第三控制电路13、第四控制电路14分别与所述第二变压器T2原边的两个端头连接，分别用于控制电流从不同方向流经第二变压器T2的原边；

所述第一变压器T3的副边与第一同步整流电路31连接；所述第二变压器T2的副边与第二同步整流电路32连接；所述第一驱动电路41、第二驱动电路42分别与第一同步整流电路31、第二同步整流电路32连接；其分别用于控制第一同步整流电路31、第二同步整流电路32的通断；所述第一同步整流电路31和第二同步整流电路32同时与一滤波电路6连接；

所述第一控制电路11、第二控制电路12、第三控制电路13、第四控制电路14均包括两个输入端，两个输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号。

图5给出了本实施例中驱动电路及整流电路电路图具体实施例，图中第一驱动电路41包括第一驱动器U2，第二驱动电路42包括第二驱动器U3，U2、U3分别拥有两个输出端，分别控制第一同步整流电路31中第十二可控开关Q20、第十三可控开关Q21，第二同步整流电路32中第十可控开关Q18、第十一可控开关的通断Q19。

如图2b、图4a所示，所述第一控制电路11包括第一PWM驱动芯片U16、第一可控开关Q10及第二可控开关Q11；

所述第一可控开关Q10的漏极与电源输入端连接、所述第一可控开关Q10的源极与所述第二可控开关Q11的漏极连接；所述第二可控开关Q11的源极接地；所述第一PWM驱动芯片U16的第一输入端、第二输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号，所述第一PWM驱动芯片U16的第一输出端、第二输出端连接第一可控开关Q10、第二可控开关Q11的控制端；所述第一可控开关Q10、第二可控开关Q11连接端与第一变压器T3原边的第一端头连接；

所述第二控制电路12包括第二PWM驱动芯片U10、第三可控开关Q12及第四可控开关Q13；

所述第三可控开关Q12的漏极与电源输入端连接、所述第三可控开关Q12的源极与所述第四可控开关Q13的漏极连接；所述第四可控开关Q13的源极接地；所述第二PWM驱动芯片U10的第一输入端、第二输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号，所述第二PWM驱动芯片U10的第一输出端、第二输出端连接第三可控开关Q12、第四可控开关Q13的控制端；所述第三可控开关Q12、第四可控开关Q13连接处与第一变压器T3原边的第二端头连接。

如图3b、图4b所示，所述第三控制电路13包括第三PWM驱动芯片U17、第五可控开关Q14及第六可控开关；

所述第五可控开关Q14的漏极与电源输入端连接、所述第五可控开关Q14的源极与所述第六可控开关的漏极连接；所述第六可控开关的源极接地；所述第三PWM驱动芯片U17的第一输入端、第二输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号，所述第三PWM驱动芯片U17的第一输出端、第二输出端连接第五可控开关Q14、第六可控开关的控制端；所述第五可控开关Q14、第六可控开关连接端与第二变压器T2原边的第一端头连接；

所述第四控制电路14包括第四PWM驱动芯片U6、第七可控开关Q16及第八可控开关Q17；所述第七可控开关Q16的漏极与电源输入端连接、所述第七可控开关Q16的源极与所述第八可控开关Q17的漏极连接；所述第八可控开关Q17的源极接地；所述第四PWM驱动芯片U6的第一输入端、第二输入端分别用于接收互相反相的两路PWM控制信号，所述第四PWM驱动芯片U6的第一输出端、第二输出端连接第七可控开关Q16、第八可控开关Q17的控制端；所述第七可控开关Q16、第八可控开关Q17连接处与第二变压器T2原边的第二端头连接。

从图4a、图4b我们可以看出，第二控制电路12的输出与所述第四控制电路14的输出之间还设置有一耦合变压器T6，用于消除两路控制电路中的纹波干扰；具体的，通过第四可控开关Q13的电流经耦合变压器T6的一个饶边后接入第一变压器T3；而经过第八可控开关Q16的电流经过耦合变压器T6的另一个饶边后接入第二变压器T2。

如图6所示，所述功率转换电路还包括防倒灌电路，所述防倒灌电路设置在电源输入端与各个可控开关之间；所述防倒灌电路包括检测电阻、第九可控开关及第一运放。

所述检测电阻R266的第一端与电源输入端连接；所述检测电阻R266的第二端通过并接的第一电感L11、第二电感L12与控制电路中的第一可控开关、第三可控开关、第五可控开关、第七可控开关连接；所述检测电阻R266的第二端通过依次串接的第一电阻R268、第二电阻R271与第一运放的第一输入端连接；所述检测电阻R66的第一端通过第三电阻R273与第一运放的第二输入端连接。所述第一运放的输出端通过第四电阻R272与第九可控开关Q20的控制端连接；所述第九可控开关Q20的源极通过第五电阻R269同时与检测电阻R226的第二端及并接的第一电感L11、第二电感L12连接；所述第九可控开关Q20的漏极通过第六电阻R274接地；所述检测电阻R266的第一端还通过一二极管D47及串接的第七电阻R276、第八电阻R277、第九电阻R278接地；第一运放U34的第一输入端还通过依次串接的第一电容C198、第二电容C199、第十电阻R270与第九可控开关Q20的源极连接；串接的第二电容C199及第十电阻R270还与第十一电阻R267并接。

另外一些实施例中，所述滤波电路6之前还设置有如图8所示的假负载电路5及与所述假负载电路5并接的放电电路7。

所述假负载电路5包括并接的第一子假负载电路和第二子假负载电路；

所述第一子假负载电路包括第二十一可控开关Q1、第二运放U1及与第二十一Q1可控开关串接的第二十一电阻R1；所述第二十一可控开关Q1的源极与所述第二十一电阻R1连接，所述第二十一可控开关Q1的源极还通过第二十五电阻R5与所述第二运放U1的反相输出端连接；所述第二运放U1的正相输入端与正相输入端与放电参考输入端、电压取样输入端及电流采样输入端同时连接；所述第二运放U1的输出通过第二十四电阻R4连接所述第二十一可控开关Q1的控制端；所述第二运放U1的输出端还依次通过第二十三电阻R3、第二十一电容C1与自身反相输入端连接；所述第二十三电阻R3、第二十一电容C1还与第一二极管D1并接；所述第一二极管D1的正极与第二十一电容C1连接，负极与第二十三电阻R3连接。

所述第二子假负载电路包括第二十二可控开关U2、第三运放U2及与第二十二可控开关U2串接的第二十二电阻R2；所述第二十二可控开关U2的源极与所述第二十二电阻R2连接，所述第二十二可控开关U2的源极还通过第二十九电路R9与所述第三运放U2的反相输出端连接；所述第三运放U2的正相输入端与正相输入端与放电参考输入端、电压取样输入端及电流采样输入端同时连接；所述第三运放U2的输出通过第三十一电路R11连接所述第二十二可控开关U2的控制端；所述第三运放U2的输出端还依次通过第三十电路R10、第二十二电容C2与自身反相输入端连接；所述第三十电路R10、第二十二电容C2还与第二二极管D2并接；所述第二二极管D2的正极与第二十二电容C2连接，负极与第三十电路R10连接。工作时，所述假负载电路5通过放电参考、电压取样、电流取样共同控制，这是由于，小电压输出时，由于PWM占空比下降到极小值，此时电源输出如果为空载，由于储能电感不能工作到CCM模式，会导致PWM的不连续，造成输出震荡不稳定，纹波变大。通过在电源内部设置假负载电路5，由如图8所示的运放构成的恒流放电电路，使电源在空载输出时，由内部假负载确保PWM控制连续。放电电流的大小由放电参考、电压取样、电流取样共同控制。空载时，主要由内部放电电流由放电参考控制，当输出电压增加或外部接入负载后，由电压取样和电流取样共同控制。当负载增加到一定程度后，内部负载停止工作。这样既能让电源在空载时候稳压输出，又不影响满载时候的输出功率。

实施例2：如图2a、图3a所示，本实施例与实施例1不同点在于，第一控制电路11中，所述第一PWM驱动芯片U16与第一可控开关Q10、第二可控开关Q11之间还设置括第一稳压电路112、第一整形电路113；所述第一可控开关Q10还与第一尖峰吸收电路并接在所述电源输入端与第一变压器T3原边第一端头之间；所述第二可控开关Q11还与第二尖峰吸收电路并接在第一变压器T3原边第一端头与地之间；

所述第二控制电路12中，所述第二PWM驱动芯片U10与第三可控开关Q12、第四可控开关Q13之间还包括第二稳压电路114、第二整形电路115；所述第三可控开关Q12还与第一尖峰吸收电路并接在所述电源输入端和第一变压器T3原边第二端头之间；所述第四可控开关Q13还与第二尖峰吸收电路并接在第一变压器T3原边第二端头与地之间。

所述第三控制电路13中，所述第三PWM驱动芯片U17与第五可控开关Q14、第六可控开关之间还设置括第三稳压电路122、第三整形电路123；所述第五可控开关Q14还与第五尖峰吸收电路并接在所述电源输入端与第二变压器T2原边第一端头之间；所述第六可控开关还与第六尖峰吸收电路并接在第二变压器T2原边第一端头与地之间；

所述第四控制电路14中，所述第四PWM驱动芯片U6与第七可控开关Q16、第八可控开关Q17之间还包括第四稳压电路124、第四整形电路125；所述第七可控开关Q16还与第七尖峰吸收电路并接在所述电源输入端和第二变压器T2原边第二端头之间；所述第八可控开关Q17还与第八尖峰吸收电路并接在第二变压器T2原边第二端头与地之间。所述第一整形电路、第二整形电路、第三整形电路、第四整形电路用于将通过的PWM控制信号的上升沿变得陡峭，从而加快对应可控开关响应速度。

图7给出了第一控制电路11电路图具体实施例，从图中我们可以看到，上述第一尖峰吸收电路、第二尖峰吸收电路均包括并接的两个电阻及与该并接的两个电阻串接的一电容，同样，未给出具体电路图的其他尖峰吸收电路也是同样的布置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。