一种充电电源模块并联电路及其电源模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种充电电源模块并联电路及其电源模块，主要是有效解决电动汽车充电时并联电源模块中某一电源模块被顶死的问题。
【背景技术】
[0002]当今世界，环境污染严重，能源出现危机，电动汽车以其无尾气污染、低能耗的特点逐渐成为人们关注的焦点，在市场上具有很大的优越性，而电动汽车的强劲发展势头也带动了电动汽车充电电源的研发。
[0003]目前，国家电网公司大力推动电动汽车充电站的发展，这就要求大功率的电动汽车充电机必须跟进。电动汽车充电电源通常采用多个电源模块并联供电的方式来实现大功率的输出，由于工艺水平的限制及元器件特性差异等因素，仅仅将各个电源模块简单的并联，很难保证各模块均匀分担负载电流。同时，在并联的电源模块中，各个模块存在启动时序问题，先启动的电源模块将带有全部的负载，同时其输出电压会将后启动的电源模块的输出电压给箝位，造成启动时序滞后的电源模块无法启动或者启动后不能带负载工作的问题。
[0004]针对这样的问题，目前采取的措施有三种:(1)在输出端加隔断二极管(见附图1)，这种措施在大电流输出场合隔断二极管上的功耗较大，造成效率上不去；(2)在输出端加直流接触器(见附图2)，大电流直流接触器成本较高，且体积较大，需要增加一路隔离驱动电源，这种措施减少了装置可利用体积，增加了成本。(3)增加一个故障检测电路(见附图3)，该电路包括电压检测电路和驱动电路，通过改变电压反馈网络中反馈电阻的电阻值来检测输出电压的大小。
[0005]如申请号为201410290815.8《用于故障检测的并联电源系统及其电源模块》的发明专利，就提供了上述方式(3)的一种实施方式，如图3所示，电压检测电路包括一个隔离变压器Trl，Trl原边连接在全桥电路的输出端A、B上，可以采样A、B两点电压信号同时起到隔离作用。Trl副边通过一个整流桥(D7、D8、D9、D10)驱动连接一个开关管Q5，Q5的输出连接到MCU的1 口。通过隔离变压器Trl采集变压器原边电压，电源模块不启动时，Q1、Q4不导通，Trl无法检测到A、B两点的电压，开关管Q5无驱动信号则不导通，单片机检测到高电平信号，系统确认故障，则Q6驱动信号为高导通，这时输出电压反馈电阻为RF2、RF1组成的并联反馈网络，反馈电阻为RF2、RFl的并联阻值，反馈电阻检测到输出电压较小，使电压闭环输出增加，输出电压升高，模块将重新启动并抬高电压，使输出电压达到平衡，以实现电源模块的启动，解决并联电源模块顶死的问题。
[0006]上述方案(3)中，在实际操作时，仍然会产生顶死现象。经过我们分析发现，此类电源模块一般设置双闭环控制，内环为电压内环，外环为均流电流外环，电流环输入分别为电流给定值IF和均流电流CS (由并联的各电源模块电流平均得到)。采用上述方案，虽然能够减小反馈电阻，但是均流电流外环的输出能够影响(减小)电压内环的电压给定值VG，导致VG与VF的误差信号EO不能有效增大，因此，实际上如果仅采用上述方案，不一定能够完全解决顶死现象。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种充电电源模块并联电路，用以解决现有技术不能有效解决并联电源模块顶死问题的缺陷。另外，本发明还提供了应用于上述并联电路的电源模块。
[0008]为实现上述目的，本发明的方案包括:
[0009]—种充电电源模块并联电路，包括至少两个并联的开关电源模块，开关电源模块包括主电路单元和控制单元，控制电路包括电压检测电路、均流电流外环电路、电压内环电路、防顶死电路单元和PWM电路单元，电压检测电路用于检测主电路中的调压变压器的电压，所述防顶死电路单元采样连接所述电压检测电路，所述PWM电路用于控制主电路中的变流器，所述防顶死电路单元控制所述均流电流外环电路，当调压变压器的电压低于设定值时，无效所述均流电流外环电路，当调压变压器的电压高于设定值时，有效所述均流电流外环电路。
[0010]进一步的，所述均流电流外环电路包括一个运算放大器(UllB)，该运算放大器(UllB)的两个输入分别用于连接对应电源模块的电流输出信号(IF)和均流信号(CS)，输出用于连接到电压外环电路，所述防顶死电路单元控制一个开关管(Q5)，该开关管设于所述均流信号(CS)与运算放大器(U15B)之间；或者对应电源模块的电流输出信号(IF)与运算放大器(U15B)之间，或者运算放大器(UllB)输出与电压外环电路之间。
[0011]进一步的，所述电压检测电路采样连接所述主电路中的调压变压器的原边或者副边。
[0012]进一步的，所述电压内环电路连接电压反馈信号，电压反馈信号取自并联反馈电阻电路，所述并联反馈电阻电路由反馈网络支路电阻(R12)和与之并联的电阻支路(R28、R29、R30)构成，电阻支路中串设有受控于所述防顶死电路单元的开关(V2)。
[0013]进一步的，所述开关管Q5是三极管或者MOSFET。
[0014]本发明还提供了一种充电电源模块，开关电源模块包括主电路单元和控制单元，控制电路包括电压检测电路、均流电流外环电路、电压内环电路、防顶死电路单元和PffM电路单元，电压检测电路用于检测主电路中的调压变压器的电压，所述防顶死电路单元采样连接所述电压检测电路，所述PWM电路用于控制主电路中的变流器，所述防顶死电路单元控制所述均流电流外环电路，当调压变压器的电压低于设定值时，无效所述均流电流外环电路，当调压变压器的电压高于设定值时，有效所述均流电流外环电路。
[0015]进一步的，所述均流电流外环电路包括一个运算放大器(UllB)，该运算放大器(UllB)的两个输入分别用于连接对应电源模块的电流输出信号(IF)和均流信号(CS)，输出用于连接到电压外环电路，所述防顶死电路单元控制一个开关管(Q5)，该开关管设于所述均流信号(CS)与运算放大器(U15B)之间；或者对应电源模块的电流输出信号(IF)与运算放大器(U15B)之间，或者运算放大器(UllB)输出与电压外环电路之间。
[0016]进一步的，所述电压检测电路采样连接所述主电路中的调压变压器的原边或者副边。
[0017]进一步的，所述电压内环电路连接电压反馈信号，电压反馈信号取自并联反馈电阻电路，所述并联反馈电阻电路由反馈网络支路电阻(R12)和与之并联的电阻支路(R28、R29、R30)构成，电阻支路中串设有受控于所述防顶死电路单元的开关(V2)。
[0018]进一步的，所述开关管Q5是三极管或者MOSFET。
[0019]本发明中，防顶死电路单元在调压变压器的电压低于设定值时，无效所述均流电流外环电路，使均流电流外环没有输出，就不会影响电压参考值VG，保证误差信号EO能够有效增大，从而能够解决现有技术不能够有效解决并联电源模块顶死问题的缺陷，使得充电电源模块并联电路中各电源模块能够持续稳定的供电。
[0020]防顶死电路在无效均流电流外环电路时，有三种方式，可以随意选用。
[0021]充电电源模块并联电路电源模块中防顶死电路单元，所采用开关管为三极管或者MOSFET管，功率消耗较小，可以使电路很好的提高效率；同时电源模块中的防顶死电路单元采用三极管或者MOS管集成，使得电源模块成本较低且体积较小。
【附图说明】
[0022]图1是现有技术方案(I)的电路原理图；
[0023]图2是现有技术方案(2)的电路原理图；
[0024]图3是现有技术方案(3)的电路原理图；
[0025]图4是本发明的整体原理结构示意图；
[0026]图5是本发明实施例1的电路原理图；
[0027]图6是本发明实施例2的电路原理图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0029]实施例1
[0030]下面具体介绍一种用于电动汽车的充电电源并联电路。
[0031]充电电源模块并联电路如图4、5所示，各个电源模块的输出端并联在母线上，每个电源模块包括主电路和控制电路，控制电路包括电压检测电路、均流电流外环电路、电压内环电路、防顶死电路单元和PWM电路，电压检测电路用于检测主电路中的调压变压器的电压，PffM电路用于控制主电路中的变流器。
[0032]具体的，主电路主体结构为变流器，包括H桥整流电路(如图5中MOSFET管Q1、Q2、Q3、Q4所构成的电路)、调压变压器Tl，不控逆变电路(如图5中二极管Dl、D2、D3、D4所构成的电路)。
[0033]电压检测电路包括两部分，如图4所示，一部分用于采集主电路输出电压，R12与R10、R11串联在主电路输出上(如图5所示)，R12为反馈电阻。另一部分为变压器采集电路，用于采集调压变压器副边电压。具体的，如图5所示，变压器采集电路包括:在调压变压器副边的同名端电压经过整流的二极管D20、D21、分压电阻R21、R22形成采样电压，采样电压经过电阻R23连接到三极管Vl的基极。三极管Vl的集电极通过上拉电阻R25连接电源VCC,三极管Vl的集电极连接二极管D22的正极，二极管D22的负极形成PDS信号。
[0034]电压内环电路包括运放Ul 1B，其输入端连接反馈电压信号VF和电压给定信号VG，其输出为误差信号E0。
[0035]均流电流外环电路包括运放U15B，其输入端分别用于连接均流信号CS和电流给定信号IF。(关于CS信号和IF信号的产生属于现有技术，在此不进行介绍)
[0036]防顶死电路单元包括三极管V2、V4、MOSFET管Q5。防顶死电路单元的作用包括:1，通过Q5阻断CS到均流电流外环电路(即U15B)的连接，使U15B没有输出，从而不会影响VG ;2，通过V2使反馈电阻减小，从而使VF信号减小，据误差信号EO = (VG-VS) -VF，可以看出这两方面的作用均能够起到增大EO的作用，因此能够有效防止顶死。
[0037]关于第I方面，PDS信号通过V4、Q5控制CS信号与U15B输入端之间的连接，当Q5截止时，U15B输入端为高阻态。
[0038]关于第2方面，【背景技术】中的方案(3)给出了一种实施方式，是利用单片机控制，使反馈电阻减小一一本发明也可以采用这种手段。本实施例中，具体给出的是一种不使