冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路及其使用方法与流程

1.本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路及其使用方法。


背景技术：

2.普通电源采用单台输出后级所需要的功率，如图1所示。当该电源故障出现无输出时，后级将不能正常工作。
3.目前，随着电源功率的小型化和高功率，以及对电源供电的高可靠性要求，实际电源应用中，大量应用2台和2台以上(n台)电源并联冗余输出，如图2所示，输入端并联多个电源：电源1、电源2、电源3
…
电源n，冗余电源中每台电源输出必须接输出冗余防反灌二极管，以确保当该台电源出现故障时，不会发生电流反灌对输出回路产生不良影响。当冗余电源中任何一台电源出现故障无输出时，另一台(或n
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1台)正常输出的电源仍可以为后级提供所需功率。提高了后级工作可靠性。
4.针对电源模块的取样反馈电路如图3所示，为一种无均流功能的普通含冗余防反二极管的取样反馈电路。以一个电源模块为例，dc主功率变换电路包括正极输出端、负极输出端和反馈信号输入端。取样分压电路跨接在正极输出端和负极输出端之间，取样分压电路包括串联的取样分压电阻r1和取样分压电阻r2。输出冗余防反灌二极管连接在取样分压电路后级。基准比较电路采集取样分压电阻r1和取样分压电阻r2的电压，并通过反馈信号输入端反馈到dc主功率变换电路。
5.由于冗余防反灌二极管的导通电压差与其输出电流有关联，将造成整个电源输出电压随输出电流的大小变化而变化，即负载调整率增大，电源的输出电压精度下降。并且输出电压变化量和输出电流值之间为非线性关系。在输出电流变化时，冗余二极管导通压降跟随变化，从而造成电源负载调整率增大，电源的输出电压精度下降。基于现有的取样反馈电路不能避免这样的问题。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明提供一种冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路，包括：dc主功率变换电路、基准比较电路、取样电路和输出冗余防反灌二极管；
7.输出冗余防反灌二极管的阳极与dc主功率变换电路的第一端口相连接；
8.dc主功率变换电路的第三端口与基准比较电路的第一端口相连接；
9.取样电路跨接在dc主功率变换电路的第一端口和dc主功率变换电路的第二端口之间；
10.取样电路与基准比较电路相连接，将反馈电压反馈到基准比较电路；
11.其中，取样电路包括跨接在冗余防反灌二极管两端的加权取样电路。
12.进一步地，
13.加权取样电路包括第一加权取样支路和第二加权取样支路；
14.第一加权取样支路的第一端连接在输出冗余防反灌二极管的阳极；
15.第二加权取样支路的第一端连接在输出冗余防反灌二极管的阴极；
16.第一加权取样支路的第二端和第二加权取样支路第二端相连接。
17.进一步地，
18.第一加权取样支路包括串联的第一加权取样电阻和第一加权取样隔离二极管；
19.第二加权取样支路包括串联的第二加权取样电阻和第二加权取样隔离二极管；
20.第一加权取样电阻与输出冗余防反灌二极管的阳极相连接；
21.第二加权取样电阻与输出冗余防反灌二极管的阴极相连接。
22.进一步地，
23.取样电路包括分压电路，分压电路与基准比较电路相连接；
24.分压电路与加权取样电路串联；
25.基准比较电路通过分压电路采集取样电路上的反馈电压。
26.进一步地，
27.分压电路包括串联的第一取样分压电阻和第二取样电阻；
28.第一取样分压电阻的第二端和第二取样分压电阻的第一端相连接；
29.第一加权取样支路的第二端和第二加权取样支路第二端并联后与第一取样分压电阻的第一端相连接。
30.进一步地，
31.第一取样分压电阻的第二端与基准比较电路的第二端口相连接，第二取样分压电阻的第二端与基准比较电路的第三端口相连接。
32.进一步地，
33.取样电路与基准比较电路的第二端和第三端相连接，以使得基准比较电路通过取样电路采集反馈电压；
34.取样电路通过输出电流取样电阻与基准比较电路的第三端口相连接。
35.进一步地，
36.取样电路的第一端与dc主功率变换电路的第一端口连接；
37.取样电路的第二端与输出电流取样电阻的第一端相连接；
38.输出电流取样电阻的第二端与基准比较电路的第三端口相连接；
39.输出电流取样电阻的第二端与dc主功率变换电路的第二端口相连接。
40.本发明还提供一种冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路的使用方法，使用如上所述的冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路采集多个互为冗余的dc主功率变换电路的反馈电压；
41.根据采集的反馈电压调整dc主功率变换电路的输出。
42.本发明的冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路通过在普通反馈取样电路基础上增加加权取样电路，实现了对冗余二极管导通压降进行采样，以便精准控制功率输出，提高电源输出电压的精度。进一步地，通过输出电流取样电阻的输出电流下垂补偿特性电路，自动补偿由于电源构成器件性能离散型造成的两台电源输出电压不完全一致现象，最大程度保障电源在并联冗余工作时，两台电源输出电流差异在一定范围内，不会出现输出电流差异很大的情况。
43.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1示出了根据现有技术的单台电源结构示意图；
46.图2示出了根据现有技术的冗余电源结构示意图；
47.图3示出了根据现有技术的含冗余防反二极管的取样反馈电路结构示意图；
48.图4示出了根据本发明实施例的冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路的结构示意图。
具体实施方式
49.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.本发明实施例提供一种冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路(以下简称电压反馈电路)，如图4所示，包括dc主功率变换电路、基准比较电路、取样电路和输出冗余防反灌二极管v，输出冗余防反灌二极管v的阳极与dc主功率变换电路的第一端口(正极输出端)相连接。其中，dc主功率变换电路的第三端口(反馈信号输入端)与基准比较电路的第一端口(反馈信号输出端)相连接，取样电路跨接在dc主功率变换电路的第一端口和dc主功率变换电路的第二端口(负极输出端)之间，具体地，取样电路的第一端与dc主功率变换电路的第一端口连接，取样电路的第二端与负极输出端连接。取样电路与基准比较电路相连接，将反馈电压反馈到基准比较电路。其中，取样电路包括跨接在冗余防反灌二极管两端的加权取样电路。基准比较电路用于比较反馈电压与设定的基准电压，将反馈信号输出到dc主功率变换电路，用于控制dc主功率变换电路通过反馈信号调整功率输出。
51.加权取样电路包括第一加权取样支路和第二加权取样支路，第一加权取样支路的第一端连接在输出冗余防反灌二极管v的阳极，第二加权取样支路的第一端连接在输出冗余防反灌二极管v的阴极。第一加权取样支路的第二端和第二加权取样支路第二端相连接。
52.第一加权取样支路包括串联的第一加权取样电阻r3和第一加权取样隔离二极管v1。第二加权取样支路包括串联的第二加权取样电阻r4和第二加权取样隔离二极管v2。第一加权取样电阻r3与输出冗余防反灌二极管v的阳极相连接，第二加权取样电阻r4与输出冗余防反灌二极管v的阴极相连接。
53.取样电路包括分压电路，分压电路与基准比较电路相连接，基准比较电路通过分压电路采集取样电路上的反馈电压。分压电路包括串联的第一取样分压电阻r1和第二取样
电阻r2。第一取样分压电阻r1的第二端和第二取样分压电阻r2的第一端相连接。
54.分压电路与加权取样电路串联。第一加权取样支路的第二端和第二加权取样支路第二端并联后，与分压电路相连接。具体地，第一加权取样支路的第二端和第二加权取样支路第二端并联后与第一取样分压电阻r1的第一端相连接。
55.取样电路与基准比较电路的第二端和第三端相连接，具体为：第一取样分压电阻r1的第二端与基准比较电路的第二端口相连接，第二取样分压电阻r2的第二端与基准比较电路的第三端口相连接。从而基准比较电路通过取样电路采集反馈电压。
56.本发明实施例中的连接指的是电性连接，包括直接连接或间接连接，如通过导体或电子器件连接。
57.本发明实施例的电压反馈电路，通过增加第一加权取样电阻r3、第一加权取样隔离二极管v1、第二加权取样电阻r4和第二加权取样隔离二极管v2，组成的加权取样电路，既保证了经过输出冗余防反灌二极管v的输出电压的稳定度，又不会在输出冗余防反灌二极管v断路时，电源失控过压输出。
58.进一步地，取样电路与基准比较电路的第三端口连接，具体为，取样电路通过输出电流取样电阻r5与基准比较电路的第三端口相连接。取样电路的第二端与输出电流取样电阻r5的第一端相连接，输出电流取样电阻r5的第二端与基准比较电路的第三端口相连接，同时，输出电流取样电阻r5与dc主功率变换电路的第二端口相连接。通过增加输出电流取样电阻r5，将输出电流引入电压反馈环，使输出电压具有下垂特性，可根据输出电流自动调整电源的输出电压，实现多台电源并联输出时每台电源输出电流均衡调整。
59.本发明实施例还提供一种冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路的使用方法，包括：使用上述的冗余二极管压差加权补偿输出电压反馈电路采集多个互为冗余的dc主功率变换电路的反馈电压，根据采集的反馈电压调整dc主功率变换电路的输出，控制互为冗余的dc主功率变换电路进行均流。
60.示例性地，如dc主功率变换电路为一款24v直流输出电源，在采用普通反馈电路进行冗余并联工作时，如两台电源空载输出电压分别为24.1v和24.05v时，则并联输出20a电流时，根据冗余二极管正向导通特性计算，两台电源输出电流分别约为13a和7a左右。并联输出电压为23.7v。
61.采用本发明实施例的电压反馈电路，基准比较电路选用tl431芯片，第二取样分压电阻r2选用2.4k，第一取样分压电阻r1为20k，r3和r4分别为1k和200欧，r5为1mr。则通过本发明实施例的电压反馈电路，在两台电源空载输出电压分别为24.1v和24.05v时，则同样条件下并联输出20a电流，可以一定程度的进行输出电流差异调整和负载调整率补偿。测试发现两台电源输出电流分别约为11a和9a左右，并联输出电压为23.8v。负载调整率和均流度均得到一定程度改善。可见，采用本发明实施例的电压反馈电路，对于冗余电源均流计算具有更准确的指导意义，提高电压输出精度。
62.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。