用于大功率电源模块的均流电路及电源模块的制作方法

本实用新型涉及功率电子或电力电子领域，更具体地说，涉及一种用于大功率电源模块的均流电路及电源模块。

背景技术：

在大功率应用领域中，为了使系统整体具备良好的热设计和可靠性,往往会采用多个电源模块并联均流来实现热分布设计和冗余设计。通常情况下，电源模块为了使客户更加方便、安全的使用并联均流功能，电源模块设计会在模块输出部分设计防倒灌电路和均流电阻，一般来讲，上述防倒灌电路设置在该电源模块的输出正端，均流电阻设置在该电源模块的输出负端；即该电源模块的输出正端通过防倒灌电路连接在负载上或与其他电源模块的同样通过防倒灌电路的输出正端并接，该电源模块的输出负端通过均流电阻连接在负载上或与其他同样通过均流电阻的输出负端并接。为了不影响调整率，会从输出端口采样稳压。如此设计，单个模块使用时，空载切入满载，电源模块工作没有问题，但在并联使用情况下，由于器件的离散性，不同电源模块在输出电压精度上会有偏差，空载下均流母线电流接近于零，均流电路不能够参与调节输出电压；同时，由于并联后的电源模块最终稳压采样点是一个点，这就导致了输出电压偏低的模块输出稳压环路的运放处于饱和状态，该模块初级脉冲宽度调制控制也完全被关闭。即空载下，N个模块并联，N-1个模块的电压反馈环路处于饱和状态，占空比被限制到零，当使用者加载超过1个模块的过流点时，整个电源系统将出现反复启动状态，从而导致电源整机失效。有些设计者为了避免这个现象发生，往往会要求客户使用时加入比较大的假负载，或者要求客户并联后，不能从空载切入满载或重载。这就导致了在现有技术中，采用并联自动均流的电源模块的整机系统效率降低，温升增加，可靠性降低；且被限制了使用条件。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述可靠性较低、使用受到限制的缺陷，提供一种可靠性较高、使用不会受到限制的用于大功率电源模块的均流电路及电源模块。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于大功率电源模块的均流电路，所述大功率电源模块的输出正端和输出负端分别通过一个防倒灌电路和一个均流电阻输出；所述均流电路包括误差电压取得单元和脉宽调制控制单元，所述误差电压取得单元检测所述电源模块的均流电阻远离该电源模块一端和该均流电路均流母线上的电流，将其放大并经过处理和运算后得到误差电压；所述脉宽调制控制单元根据所述误差电压产生脉宽调制控制电压，并将该脉宽调制控制电压输出到所述电源模块中，控制其脉宽调制波形的占空比，进而对该电源模块的输出电压进行调节。

更进一步地，所述误差电压取得单元包括电流检测模块和电压比较模块；所述电流检测模块放大所述电源模块的均流电阻远离该电源模块的一端和该电源模块的均流母线上的电流差，并将其转换为电压；所述电压比较模块将由所述由上述电流转换的电压叠加在所述由该电源模块的通过所述防倒灌电路之后的输出正端采样得到的电压上，并与参考电压比较，得到第一输出电压；所述电压比较模块还将由所述均流电阻远离所述电源模块的一端采集的电压与所述参考电压比较，得到第二输出电压；所述第一输出电压和第二输出电压叠加后得到所述误差电压。

更进一步地，所述电流检测模块由第一运算放大器构成，该运算放大器的一个输入端通过一个电阻连接到所述电源模块的均流电阻的远离该电源模块一端，即该电源模块与其他电源模块并接时的输出负端；所述第一运算放大器的另一个输入端直接连接至所述均流母线；所述第一运算放大器的两个输入端之间还通过一个电阻连接；所述第一运算放大器的输出端依次通过第一二极管的阴极和阳极连接到所述电压比较模块。

更进一步地，所述第一运算放大器的一个输入端还通过一个电阻并接在所述防倒灌电路之前的所述电源模块的输出正端上。

更进一步地，所述第一运算放大器的负输入端连接到所述均流母线；所述第一运算放大器的负输入端还通过一个串联的RC电路与其输出端连接。

更进一步地，所述电压比较模块包括第二运算放大器和第三运算放大器；所述第二运算放大器的负输入端通过一个电阻连接在所述电源模块的通过防倒灌电路的输出正端上，所述第一运算放大器的输出端通过所述第一二极管连接在所述第二运算放大器的负输入端上；所述第二运算放大器的正输入端与所述参考电压连接；所述第三运算放大器的负输入端连接在所述均流电阻远离所述电源模块的一端，所述第三运算放大器的正输入端与所述参考电压连接；所述第三运算放大器的输出端依次通过第二二极管的阴极和阳极与所述第二运算放大器的输出端连接在一起并输出到所述脉宽调制控制单元。

更进一步地，所述第二运算放大器和所述第三运算放大器的负输入端还分别通过一个反馈网络连接在其输出端上，所述反馈网络包括一个由串联的RC 电路组成的支路和一个并联接在所述RC电路组成的支路两端的电容。

本实用新型还涉及一种电源模块，包括均流电路，所述均流电路是如上述任意一项所述的均流电路。

实施本实用新型的用于大功率电源模块的均流电路及电源模块，具有以下有益效果：由于在误差电压取得单元中采用了电压信号前馈补偿电流信号的方式，即在进行电流检测时不仅仅引入均流电阻一端的电流或电压，还引入了防倒灌电路之前的电压进行电流检测，强迫均流电路在空载条件下进入工作模式。空载情况下，并联的每一个模块都处于工作状态，避免了环路饱和、占空比限制到零的问题。并联后在空载、满载切换下也不会出现反复启动的问题。因此其可靠性较高、使用不会受到限制。

附图说明

图1是本实用新型用于大功率电源模块的均流电路及电源模块实施例中均流电流的结构示意图；

图2是所述实施例中均流电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

如图1所示，在本实用新型的用于大功率电源模块的均流电路及电源模块实施例中，大功率电源模块的输出正端和输出负端分别通过一个防倒灌电路和一个均流电阻输出(单独一个大功率电源模块时，通过上述防倒灌电路和均流电阻为负载供电，而在存在多个大功率电源模块时，每个大功率电源模块通过各自的的上述防倒灌电路和均流电阻连接在一起后为负载供电)，该用于大功率电源模块的均流电路包括误差电压取得单元和脉宽调制控制单元，所述误差电压取得单元检测所述电源模块的均流电阻远离该电源模块一端(单个大功率电源模块时是与负载连接一端，多个大功率电源模块存在时是上述多个电源模块并接端)和该均流电路均流母线上的电流，将其放大并经过处理和运算后得到误差电压；所述脉宽调制控制单元根据所述误差电压产生脉宽调制控制电压，并将该脉宽调制控制电压输出到所述电源模块中，控制其脉宽调制波形的占空比，进而对该电源模块的输出电压进行调节。更具体地，所述误差电压取得单元包括电流检测模块和电压比较模块；所述电流检测模块放大所述电源模块的均流电阻远离该电源模块的一端和该电源模块的均流母线上的电流差，并将其转换为电压；所述电压比较模块将由所述由上述电流转换的电压叠加在所述由该电源模块的通过所述防倒灌电路之后的输出正端采样得到的电压上，并与参考电压比较，得到第一输出电压；所述电压比较模块还将由所述均流电阻远离所述电源模块的一端采集的电压与所述参考电压比较，得到第二输出电压；所述第一输出电压和第二输出电压叠加后得到所述误差电压。

请参见图2，图2示出了两个大功率电源模块各自的均流电路电路图及其连接关系。在图2中，对于一个大功率电源模块而言，所述电流检测模块由第一运算放大器(U11或U21，即对于图2中上方的大功率电源模块来讲，第一运算放大器是U11，而对于图2中下方的大功率电源模块来讲，第一运算放大器是 U21)构成，该运算放大器的一个输入端通过一个电阻连接到该大功率电源模块的均流电阻的远离该电源模块一端，即该电源模块与其他电源模块并接时的输出负端；所述第一运算放大器(U11或U21)的另一个输入端直接连接至所述均流母线；所述第一运算放大器(U11或U21)的两个输入端之间还通过一个电阻连接；所述第一运算放大器(U11或U21)的输出端依次通过第一二极管的阴极和阳极连接到所述电压比较模块。所述第一运算放大器(U11或U21) 的一个输入端还通过一个电阻并接在所述防倒灌电路之前的所述电源模块的输出正端上。此外，所述第一运算放大器(U11或U21)的负输入端连接到所述均流母线；所述第一运算放大器(U11或U21)的负输入端还通过一个串联的RC电路与其输出端连接。

图2中，所述电压比较模块包括第二运算放大器(U12或U22)和第三运算放大器(U13或U23)；所述第二运算放大器(U12或U22)的负输入端通过一个电阻连接在所述电源模块的通过防倒灌电路的输出正端上，所述第一运算放大器(U11或U21)的输出端通过第一二极管连接在所述第二运算放大器 (U12或U22)的负输入端上；所述第二运算放大器(U12或U22)的正输入端与所述参考电压连接；所述第三运算放大器(U13或U23)的负输入端连接在所述均流电阻远离所述电源模块的一端，所述第三运算放大器(U13或U23) 的正输入端与所述参考电压连接；所述第三运算放大器(U13或U23)的输出端依次通过第二二极管的阴极和阳极与所述第二运算放大器(U13或U23)的输出端连接在一起并输出到所述脉宽调制控制单元。此外，所述第二运算放大器(U12或U22)和所述第三运算放大器(U13或U23)的负输入端还分别通过一个反馈网络连接在其输出端上，所述反馈网络包括一个由串联的RC电路组成的支路和一个并联接在所述RC电路组成的支路两端的电容。

本实用新型还涉及一种电源模块，包括均流电路，所述均流电路是上述的均流电路。

在本实用新型中，由于采用了电压信号前馈补偿电流信号的方式，强迫均流电路在空载条件下进入工作模式。因此，即使在存在某些大功率电源模块工作时空载的情况下，并联在一起的每一个大功率电源模块都处于工作状态，避免了环路饱和、占空比限制到零的问题。并联后的大功率电源模块即使在空载到满载切换下也不会出现反复启动的问题，因此，使用本实用新型上述均流电路的电源模块，并联后，空载下所有模块的环路处于工作状态而非饱和状态，支持空载到满载的切换。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。