专利名称：一种实现并联电源模块自主均流的电路的制作方法
专利说明一种实现并联电源模块自主均流的电路 本发明涉及一种实现并联电源模块自主均流的电路，特别适用于输出电压比较高、输出电压允许有一定范围的变化量、电源的输出精度要求比较高、各电源的一致性要求比较好的并联通信模块电源。目前，通信模块电源经常并联使用，以增大带载能力。常用的并联均流方法，是在模块内部采用用于均流的芯片或者在模块外部使用均流电路实现，成本高，电路复杂，产品可靠性降低，功耗比较大。本发明的目的在于提供一种不需要专用的均流芯片或均流电路的、可实现并联电源模块自主均流的电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种实现并联电源模块自主均流的电路，包括电压控制环路，用于将电源模块的输出电压反馈至电源模块控制电路；还包括电流采样单元，串联连接在电源模块输出回路上，用于对电源模块的输出电流进行采样；所述电压控制环路还用于将所述模块输出电流转换成一电压信号，反馈至电源模块控制电路，以控制电源模块的输出电压随着其输出电流的变化而变化。
所述电流采样单元串联连接在电源模块负相输出端，位于输出滤波电容之前或之后。
本发明中，所述电流采样单元是电流采样电阻、电流互感器或霍尔元件中的一种，位于输出滤波电容之前。
所述电流采样单元是电流采样电阻，位于输出滤波电容之间或之后。
作为本发明的一种实现方案，所述电压控制环路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一分压电阻、第二分压电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和基准稳压管；所述第一分压电阻和第二分压电阻串联后一端与电源模块的正相输出端相连，另一端与模块负相输出端相连；所述第一运算放大器的正相输入端通过第二电阻与第二运算放大器的输出端和负相输入端相连，其反相输入端通过第一电阻与第一分压电阻和第二分压电阻的连接点相连，其输出端与电源模块的控制电路相连，其负电源端与辅助电源相连，其正电源端与基准稳压管的阳极相连；第二运算放大器的正相输入端分别通过第三电阻和第四电阻基准稳压管的阴极和阳极相连，其负电源端与辅助电源相连，其正电源端与基准稳压管的阳极相连；基准稳压管的阴极还通过第五电阻与辅助电源相连，其阳极与电流采样电阻的高电压端相连。
作为本发明的另一种实现方案，所述电压控制环路包括第一运算放大器、第一分压电阻、第二分压电阻、第一电阻、第五电阻、第六电阻和基准稳压管；所述第一分压电阻和第二分压电阻串联后一端与电源模块的正相输出端相连，另一端与模块负相输出端相连；所述第一运算放大器的正相输入端通过第六电阻与基准稳压管的阴极相连，其反相输入端通过第一电阻与第一分压电阻和第二分压电阻的连接点相连，其输出端与电源模块的控制电路相连，其负电源端与辅助电源相连，其正电源端与基准稳压管的阳极以及电流采样电阻的高电压端相连；基准稳压管还通过第五电阻与辅助电源相连。
作为本发明的另一种实现方案，所述电压控制环路包括第一运算放大器、第一分压电阻、第二分压电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和基准稳压管；所述第一分压电阻和第二分压电阻串联后一端与电源模块的正相输出端相连，另一端与模块负相输出端相连；所述第一运算放大器的正相输入端通过第六电阻与基准稳压管的负极相连，其反相输入端通过第一电阻与第一分压电阻和第二分压电阻的连接点相连，其输出端与电源模块的控制电路相连，其负电源端与辅助电源相连，其正电源端与基准稳压管的正极相连；第七电阻并联连接在基准稳压管的负极和参考电压端之间；第八电阻并联连接在基准稳压管的正极和参考电压端之间；基准稳压管的负极还通过第五电阻与辅助电源相连，其正极与电流采样电阻的高电压端相连。
本发明电路中，电流采样电阻的低电压端与电源模块负相输出端相连。
本发明在现有技术的基础上，通过在主电路中取电流信号反馈至电压控制环路，再将所述电流信号转换成一电压信号，反馈至模块电源控制电路，以控制各电源模块的输出电压随着其输出电流的变化而变化，从而实现电源输出的软特性，获得自主均流的能力，这样整个并联电源模块不再需要专用的均流芯片或均流电路，降低了系统的成本，电路简单、功耗小，均流效果较好，能够保证电源的可靠性，尤其对于高压输出模块，效果很好。
图1是本发明一种电路结构框图。
图2是本发明一种实施例的电路结构原理图。
图3是本发明另一种电路结构框图。
图4是本发明第三种电路结构框图。
图5是本发明第一个实施例的电路结构图。
图6是本发明第二个实施例的电路结构图。
图7是本发明第三个实施例的电路结构图。下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。
本发明所述电源模块系统主要包括电源模块主电路1、电流采样单元2和电压控制环路3。其中，电流采样单元2串联连接在电源模块输出回路上，用于对电源模块的输出电流进行采样。电压控制环路3，用于将电源模块输出电压反馈至电源模块主电路1中的控制电路，同时将所述模块输出电流转换成一电压信号后反馈至所述控制电路，以控制电源模块的输出电压随着其输出电流的变化而变化。
电流采样单元2可加在输出回路中输出滤波电容之间或之后，也可加在输出滤波电容前。如果加在滤波电容之前，可以用电流采样电阻Rs、电流互感器或者霍尔元件等器件，用于将电流信号转换成电压信号，如图1所示。本领域内技术人员知道，如果加在滤波电容之前需要经过滤波电路4滤波才可转换为平均值。以电流采样电阻Rs为例，需要在其两端并联一个电容滤波，如图2所示。如果加在滤波电容之间或之后、电源模块负相输出端Vo-之前，采用电流采样电阻Rs就可直接将电流信号转换成电压信号，如图3和图4所示，电路结构非常简单。因此，我们只以加在滤波电容之间或之后的电流采样电阻Rs作为电流采样单元2为例对本发明做进一步阐述。
实施例一如图5所示，电流采样电阻Rs串联连接在电源模块负相输出端Vo-，位于输出滤波电容C1之后，其低电压端与电源模块负相输出端Vo-相连。电压控制环路3包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一分压电阻Ra、第二分压电阻Rb、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和基准稳压管UZ。第一分压电阻Ra和第二分压电阻Rb串联后一端与电源模块的正相输出端Vo+相连，另一端与电源模块负相输出端Vo-相连。第一运算放大器U1的正相输入端通过第二电阻R2与第二运算放大器U2的输出端和负相输入端相连，其反相输入端通过第一电阻R1与第一分压电阻Ra和第二分压电阻Rb的连接点相连，其输出端与电源模块的控制电路相连，其负电源端与辅助电源VCC相连，其正电源端与基准稳压管UZ的阳极相连。第二运算放大器U2的正相输入端分别通过第三电阻R3和第四电阻R4基准稳压管UZ的阴极和阳极相连，其负电源端与辅助电源VCC相连，其正电源端与基准稳压管UZ的阳极相连。基准稳压管UZ的阴极还通过第五电阻R5与辅助电源VCC相连，其阳极与电流采样电阻Rs的高电压端相连。按照本领域内的一般做法，系统内各电源模块的负相输出端Vo-相连。
其中，L2为输出滤波电感，第二运算放大器U2连接为一个射级跟随电路，起电压跟随器的作用，Vcc为副边的辅助电源。第一运算放大器U1的输出端最终将信号反馈至电源模块主电路1中的控制电路，一般反馈至电源副边基准的负端，这样，电源模块的输出电压就能够随着输出电流的变化而变化，选择合适的参数，就可以实现需要的负载特性。
根据运算放大器虚短虚断原理，第二运算放大器U2正相输入端的电压等于第一运算放大器U1正相输入端的电压，都等于第一运算放大器U1反相输入端的电压Va。又因为Va＝R3*Vz/(R3+R4)，可以得出图5电路的输出负载特性方程为Vo＝(1+Ra/Rb)Va-Ra*Rs*Io/Rb＝(1+Ra/Rb)R3*Vz/(R3+R4)-Ra*Rs*Io/Rb其中，Vz是基准稳压管电压，Io是电源模块接负载时的输出电流。
对于上述的负载特性方程，只要电阻取合适的参数就可得到需要的负载特性，由于输出电压随输出电流的增大而减小，所以，将这种电源多个并联是可以利用这种负载特性实现自主均流的。
实施例二如图6所示，电流采样电阻Rs串联连接在电源模块负相输出端Vo-，位于输出滤波电容C1和C2之间，其低电压端与电源模块负相输出端Vo-相连。电压控制环路3包括第一运算放大器U1、第一分压电阻Ra、第二分压电阻Rb、第一电阻R1、第五电阻R5、第六电阻R6和基准稳压管UZ。第一分压电阻Ra和第二分压电阻Rb串联后一端与电源模块的正相输出端Vo+相连，另一端与电源模块负相输出端Vo-相连。第一运算放大器U1的正相输入端通过第六电阻R6与基准稳压管UZ的阴极相连，其反相输入端通过第一电阻R1与第一分压电阻Ra和第二分压电阻Rb的连接点相连，其输出端与电源模块的控制电路相连，其负电源端与辅助电源VCC相连，其正电源端与基准稳压管UZ的阳极以及电流采样电阻Rs的高电压端相连。基准稳压管UZ还通过第五电阻R5与辅助电源VCC相连。按照本领域内的一般做法，系统内各电源模块的负相输出端Vo-相连。
该电路的输出负载特性和实施例一中的计算类似，根据运放的虚短虚断原理，Vz等于Va，可以得出输出负载特性方程为
Vo＝(1+Ra/Rb)Vz-Ra*Rs*Io/RbVz基准稳压管电压，Io电源接负载时的输出电流。
只要以上各电阻取合适的参数就可得到需要的负载特性。
实施例三如图7所示，电流采样电阻Rs串联连接在电源模块负相输出端Vo-，位于输出滤波电容C1和C2之间，其低电压端与电源模块负相输出端Vo-相连。电压控制环路3包括第一运算放大器U1、第一分压电阻Ra、第二分压电阻Rb、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和基准稳压管Uz。第一分压电阻Ra和第二分压电阻Rb串联后一端与电源模块的正相输出端Vo+相连，另一端与模块负相输出端Vo-相连。第一运算放大器U1的正相输入端通过第六电阻R6与基准稳压管Uz的负极相连，其反相输入端通过第一电阻R1与第一分压电阻Ra和第二分压电阻Rb的连接点相连，其输出端与电源模块的控制电路相连，其负电源端与辅助电源VCC相连，其正电源端与基准稳压管Uz的正极相连。第七电阻R7并联连接在基准稳压管Uz的负极和参考电压端之间。第八电阻R8并联连接在基准稳压管Uz的正极和参考电压端之间。基准稳压管Uz的负极还通过第五电阻R5与辅助电源VCC相连，其正极与电流采样电阻Rs的高电压端相连。按照本领域内的一般做法，系统内各电源模块的负相输出端Vo-相连。
该电路的输出负载特性和实施例一中的计算类似，根据运放的虚短虚断原理，Vz等于Va，可以得出输出负载特性方程为Vo＝(1+Ra/Rb)Vb-Ra*Rs*Io/Rb其中Vb＝(1+R3/R4)VzVz基准稳压管电压，Io电源接负载时的输出电流。
只要以上各电阻取合适的参数就可得到需要的负载特性。
综上所述，本发明是利用一个串联连接在电源模块输出回路上电流采样单元，对电源模块的输出电流进行采样。再利用电压控制环路将所述电源模块输出电流转换成一电压信号，反馈至模块电源控制电路，以控制电源模块的输出电压随着其输出电流的变化而变化。只要改变本发明电路中几个电阻的的参数就可得到需要的负载特性，电路有自主均流的能力，这样整个并联电源模块不再需要专用的均流芯片或均流电路，降低了系统的成本，电路简单、功耗小，均流效果较好，能够保证电源的可靠性，尤其对于高压输出模块，效果很好。
权利要求
1.一种实现并联电源模块自主均流的电路，包括电压控制环路，用于将电源模块的输出电压反馈至电源模块控制电路；其特征在于还包括电流采样单元，串联连接在电源模块输出回路上，用于对电源模块的输出电流进行采样；所述电压控制环路还用于将所述模块输出电流转换成一电压信号，反馈至电源模块控制电路，以控制电源模块的输出电压随着其输出电流的变化而变化。
2.根据权利要求1所述的实现并联电源模块自主均流的电路，其特征在于所述电流采样单元串联连接在电源模块负相输出端(Vo-)，位于输出滤波电容之前或之后。
3.根据权利要求1或2所述的实现并联电源模块自主均流的电路，其特征在于所述电流采样单元是电流采样电阻(Rs)、电流互感器或霍尔元件中的一种，位于输出滤波电容之前。
4.根据权利要求1或2所述的实现并联电源模块自主均流的电路，其特征在于所述电流采样单元是电流采样电阻(Rs)，位于输出滤波电容之间或之后。
5.根据权利要求4所述的实现并联电源模块自主均流的电路，其特征在于所述电压控制环路包括第一运算放大器(U1)、第二运算放大器(U2)、第一分压电阻(Ra)、第二分压电阻(Rb)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和基准稳压管(UZ)；所述第一分压电阻(Ra)和第二分压电阻(Rb)串联后一端与电源模块的正相输出端(Vo+)相连，另一端与模块负相输出端(Vo-)相连；所述第一运算放大器(U1)的正相输入端通过第二电阻(R2)与第二运算放大器(U2)的输出端和负相输入端相连，其反相输入端通过第一电阻(R1)与第一分压电阻(Ra)和第二分压电阻(Rb)的连接点相连，其输出端与电源模块的控制电路相连，其负电源端与辅助电源(VCC)相连，其正电源端与基准稳压管(UZ)的阳极相连；第二运算放大器(U2)的正相输入端分别通过第三电阻(R3)和第四电阻(R4)基准稳压管(UZ)的阴极和阳极相连，其负电源端与辅助电源(VCC)相连，其正电源端与基准稳压管(UZ)的阳极相连；基准稳压管(UZ)的阴极还通过第五电阻(R5)与辅助电源(VCC)相连，其阳极与电流采样电阻(Rs)的高电压端相连。
6.根据权利要求4所述的实现并联电源模块自主均流的电路，其特征在于所述电压控制环路包括第一运算放大器(U1)、第一分压电阻(Ra)、第二分压电阻(Rb)、第一电阻(R1)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和基准稳压管(UZ)；所述第一分压电阻(Ra)和第二分压电阻(Rb)串联后一端与电源模块的正相输出端(Vo+)相连，另一端与模块负相输出端(Vo-)相连；所述第一运算放大器(U1)的正相输入端通过第六电阻(R6)与基准稳压管(UZ)的阴极相连，其反相输入端通过第一电阻(R1)与第一分压电阻(Ra)和第二分压电阻(Rb)的连接点相连，其输出端与电源模块的控制电路相连，其负电源端与辅助电源(VCC)相连，其正电源端与基准稳压管(UZ)的阳极以及电流采样电阻(Rs)的高电压端相连；基准稳压管(UZ)还通过第五电阻(R5)与辅助电源(VCC)相连。
7.根据权利要求4所述的实现并联电源模块自主均流的电路，其特征在于所述电压控制环路包括第一运算放大器(U1)、第一分压电阻(Ra)、第二分压电阻(Rb)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)和基准稳压管(Uz)；所述第一分压电阻(Ra)和第二分压电阻(Rb)串联后一端与电源模块的正相输出端(Vo+)相连，另一端与模块负相输出端(Vo-)相连；所述第一运算放大器(U1)的正相输入端通过第六电阻(R6)与基准稳压管(Uz)的负极相连，其反相输入端通过第一电阻(R1)与第一分压电阻(Ra)和第二分压电阻(Rb)的连接点相连，其输出端与电源模块的控制电路相连，其负电源端与辅助电源(VCC)相连，其正电源端与基准稳压管(Uz)的正极相连；第七电阻(R7)并联连接在基准稳压管(Uz)的负极和参考电压端之间；第八电阻(R8)并联连接在基准稳压管(Uz)的正极和参考电压端之间；基准稳压管(Uz)的负极还通过第五电阻(R5)与辅助电源(VCC)相连，其正极与电流采样电阻(Rs)的高电压端相连。
8.根据权利要求5、6或7所述的实现并联电源模块自主均流的电路，其特征在于电流采样电阻(Rs)的低电压端与电源模块负相输出端(Vo-)相连。
全文摘要
本发明涉及一种实现并联电源模块自主均流的电路，包括电压控制环路，用于将电源模块的输出电压反馈至电源模块控制电路；还包括电流采样单元，串联连接在电源模块输出回路上，用于对电源模块的输出电流进行采样；所述电压控制环路还用于将所述模块输出电流转换成一电压信号，反馈至电源模块控制电路，以控制电源模块的输出电压随着其输出电流的变化而变化。本发明电路可以实现电源输出的软特性，获得自主均流的能力，这样整个并联电源模块不再需要专用的均流芯片或均流电路，降低了系统的成本，电路简单、功耗小，均流效果较好，能够保证电源的可靠性，尤其对于高压输出模块，效果很好。
文档编号G05F1/10GK1786861SQ20051010127
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月9日 优先权日2005年11月9日
发明者向志强, 丁峰 申请人:艾默生网络能源有限公司