开关电源并联最大均流数字控制方法和电路的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供的开关电源并联最大均流数字控制方法和电路，涉及开关电源的控制，有输出电压自恢复功能，能够避免各台开关电源之间输出电压的恶性竞争问题。该电路包括：最大均流数字控制器，判断均流差值信号是否大于均流差值阈值；若均流差值信号大于均流差值阈值，在均流控制信号没有达到最大值时，将均流控制信号增加一个步长；如果均流差值信号小于均流差值阈值，在均流控制信号没有达到最小值时，将均流控制信号减小一个步长；输出调整后的均流控制信号。主要用于开关电源最大均流数字控制。
【专利说明】开关电源并联最大均流数字控制方法和电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源的控制，尤其涉及一种开关电源并联最大均流数字控制方法和电路。
【背景技术】
[0002]多台开关电源并联对外提供负载能量是提高开关电源输出功率的一个有效方法。但实现多台开关电源并联运行，需要辅以并联运行控制方法。
[0003]最大均流方法是实现开关电源输出并联运行控制的一种方法，一般的是通过专用的模拟控制芯片，并结合一些外围模拟电路来实现的。开关电源的输出电压控制外环采用UC3907内部的电压误差放大器，均流控制内环采用UC3907内部的调节放大器，在补偿回路中，通过采用电阻和电容串联的方式在低频时获得较大增益，可以达到较高的控制精度。
[0004]在实施上述最大均流方法时，发明人发现:这种采用专用模拟控制芯片实现最大均流控制的方式，需要额外的控制电路，并且调整参数时需要改变硬件。另外，当对多台开关电源进行均流控制时，会导致各电源的输出电压有所增加，且没有一个控制机制使输出电压降回到初始电压，严重时会出现输出电压的恶性竞争情况，最终导致输出电压升高到不可控的程度。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种开关电源并联最大均流数字控制方法和电路，可实现开关电源的最大均流控制，且均有输出电压自恢复功能，能够避免各台开关电源之间输出电压的恶性竞争问题。
[0006]具体解决技术方案为:
[0007]—方面，一种开关电源并联最大均流数字控制方法，包括:
[0008]查询均流差值信号；
[0009]判断均流差值信号是否大于均流差值阈值；
[0010]如果均流差值信号大于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最大值；
[0011]若均流控制信号没有达到最大值，则将均流控制信号增加一个步长；
[0012]如果均流差值信号小于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最小值；
[0013]若均流控制信号没有达到最小值，则将均流控制信号减小一个步长；
[0014]输出调整后的均流控制信号。
[0015]另一方面，一种开关电源并联最大均流数字控制电路，包括:最大均流数字控制器，该最大均流控制器查询均流差值信号；判断均流差值信号是否大于均流差值阈值；如果均流差值信号大于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最大值；若均流控制信号没有达到最大值，则将均流控制信号增加一个步长；如果均流差值信号小于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最小值；若均流控制信号没有达到最小值，则将均流控制信号减小一个步长；输出调整后的均流控制信号。
[0016]本发明实施例提供的开关电源并联最大均流数字控制方法和电路，使得输出电流信号小于均流线信号的开关电源输出电压增高，从而增大该台开关电源的输出电流值，而达到将输出电流偏小的开关电源的输出电流增大的作用。开关电源执行最大均流控制后，各台输出电源的输出电压达到一个平衡点，从而达到均流的作用。另外，所有并联的开关电源中输出电流最大的那台开关电源，在最大均流控制方法的作用下，会自动减小自身的输出电压，从而降低输出正母线和输出负母线之间的电压，达到输出电压自动恢复的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明实施例提供的一种开关电源并联最大均流数字控制方法的流程图；
[0019]图2为本发明实施例提供的一种开关电源并联最大均流数字控制电路的结构示意图；
[0020]图3为本发明实施例提供的多个开关电源并联最大均流数字控制电路示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
[0022]在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
[0023]实施例1
[0024]本发明实施例提供一种开关电源并联最大均流数字控制方法，如图1所示，包括:
[0025]101、查询均流差值信号；
[0026]102、判断均流差值信号是否大于均流差值阈值；
[0027]103、如果均流差值信号大于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最大值；
[0028]104、若均流控制信号没有达到最大值，则将均流控制信号增加一个步长，执行步骤 107 ；
[0029]105、如果均流差值信号小于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最小值；
[0030]106、若均流控制信号没有达到最小值，则将均流控制信号减小一个步长；
[0031]107、输出均流控制信号。
[0032]本实施例提供的开关电源并联最大均流数字控制方法，使得输出电流信号小于均流线信号的开关电源输出电压增高，从而增大该台开关电源的输出电流值，而达到将输出电流偏小的开关电源的输出电流增大的作用。开关电源执行最大均流控制后，各台输出电源的输出电压达到一个平衡点，从而达到均流的作用。另外，所有并联的开关电源中输出电流最大的那台开关电源，在最大均流控制方法的作用下，会自动减小自身的输出电压，从而降低输出正母线和输出负母线之间的电压，达到输出电压自动恢复的功能。
[0033]实施例2
[0034]作为上述实施例的改进，本发明实施例提供另一种开关电源并联最大均流数字控制方法，由图2所示电路实现，该电路包括一个最大均流数字控制器、一个加法器、一个减法器、一个电流米样器、一个二极管、一个输出电压参考值发生器、一个开关电源控制器和一个电源主回路。
[0035]其中，输出电压参考值发生器的输出端与加法器的其中一个输入正端相连，最大均流数值控制器的输出端与加法器的另一个输入正端相连，加法器的输出端与开关电源控制器的输入端相连，开关电源控制器的输出端与开关电源主电路的输入端相连，开端电源主电路有输出正线和输出负线。电流米样器串接在输出正线上，电流米样器的输出端一端接在二极管的阳极，另一端接减法器的负端，二极管的阴极接均流线。均流线上的均流线信号进入减法器的正端，减法器的输出端接最大均流数字控制器的输入端。
[0036]具体的该开关电源并联最大均流数字控制方法包括:
[0037]首先，电流米样器米集输出正线上的输出电流信号，该输出电流信号一方面进入减法器的负端，另一方面进入二极管的阳极，二极管的阴极连接到均流线上，该均流线上的信号为均流线信号，该均流线信号进入减法器的正端，减法器中将均流线信号和输出电流信号做减法，得到均流差值信号，进入最大均流数字控制器。
[0038]其次，最大均流控制器以固定的频率循环执行如图1所示的控制流程:
[0039]首先查询均流差值信号，然后判断均流差值信号是否大于均流差值阈值，如果均流差值信号大于均流差值阈值，再判断均流控制信号是否达到最大值，如果均流控制信号达到最大值，则保持均流控制信号不变，如果均流控制信号没有达到最大值，则将均流控制信号增加一个步长。如果在判断均流差值信号是否大于均流差值阈值时，判断出均流差值信号小于均流差值阈值，再判断均流控制信号是否达到最小值，如果均流控制信号达到最小值，则保持均流控制信号不变，如果均流控制信号没有达到最小值，则将均流控制信号减小一个步长。通过以上控制流程，最大均流控制器输出一个均流控制信号。
[0040]最大均流控制器产生的均流控制信号进入加法器的一个正端，而输出电压参考值发生器将输出电压参考信号提供给加法器的另一个正端，加法器将输出电压参考信号和均流控制信号做加法后，得到给定电压信号，并提供给开关电源控制器，开关电源控制器根据给定电压信号产生电源控制信号提供给开关电源主回路，控制开关电源主回路的工作。
[0041]当多台开关电源输出并联运行时电路的连接方式如图3所示，有η台开关电源的情况下，将所有开关电源的输出正线“ + ”连接到输出正母线303上，再将所有开关电源的输出负线连接到输出负母线304上。开关电源1(301)到开关电源η(302)通过输出正母线303和输出负母线304共同对负载309供电。另外，再将所有开关电源的均流线连接到均流母线305上，通过每台开关电源内部的最大均流数字控制方法保证每台开关电源输出相同的电流。
[0042]η台开关电源并联在一起对负载309供电的情况下，均流母线305上的信号是从开关电源I (301)到开关电源η (305)中输出电流最大的那一台电源的输出电流信号116，即该台电源的输出电流信号116即为均流母线上的均流母线信号306。由于各台开关电源的均流线119与均流母线305相连接，所以此时所有开关电源都使用均流母线上的均流线信号306作为自身的均流线信号117。
[0043]本实施例提供的开关电源并联最大均流数字控制方法，使得输出电流信号小于均流线信号的开关电源输出电压增高，从而增大该台开关电源的输出电流值，而达到将输出电流偏小的开关电源的输出电流增大的作用。开关电源执行最大均流控制后，各台输出电源的输出电压达到一个平衡点，从而达到均流的作用。另外，所有并联的开关电源中输出电流最大的那台开关电源，在最大均流控制方法的作用下，会自动减小自身的输出电压，从而降低输出正母线和输出负母线之间的电压，达到输出电压自动恢复的功能。
[0044]实施例3
[0045]本发明实施例提供一种开关电源并联最大均流数字控制电路，包括:最大均流数字控制器，该最大均流控制器查询均流差值信号；判断均流差值信号是否大于均流差值阈值；如果均流差值信号大于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最大值；若均流控制信号没有达到最大值，则将均流控制信号增加一个步长；如果均流差值信号小于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最小值；若均流控制信号没有达到最小值，则将均流控制信号减小一个步长；输出调整后的均流控制信号。
[0046]结合图2，该电路还包括加法器、减法器、电流采样器、二极管、输出电压参考值发生器、开关电源控制器和电源主回路组；
[0047]其中，电流米样器米集开关电源输出正线上的输出电流信号，该输出电流信号一方面进入减法器的负端，另一方面进入二极管的阳极，二极管的阴极连接到均流线上，该均流线上的信号为均流线信号，该均流线信号进入减法器的正端，减法器中将均流线信号和输出电流信号做减法，得到均流差值信号，进入最大均流数字控制器；
[0048]最大均流控制器产生的均流控制信号进入加法器的一个正端，而输出电压参考值发生器将输出电压参考信号提供给加法器的另一个正端，加法器将输出电压参考信号和均流控制信号做加法后，得到给定电压信号，并提供给开关电源控制器，开关电源控制器根据给定电压信号产生电源控制信号提供给电源主回路，控制电源主回路的工作。
[0049]本实施例提供的开关电源并联最大均流数字控制电路，使得输出电流信号小于均流线信号的开关电源输出电压增高，从而增大该台开关电源的输出电流值，而达到将输出电流偏小的开关电源的输出电流增大的作用。开关电源执行最大均流控制后，各台输出电源的输出电压达到一个平衡点，从而达到均流的作用。另外，所有并联的开关电源中输出电流最大的那台开关电源，在最大均流控制方法的作用下，会自动减小自身的输出电压，从而降低输出正母线和输出负母线之间的电压，达到输出电压自动恢复的功能。
[0050]该带电压自动恢复功能的最大均流数字控制电路，结构简单、控制迅速、占用的硬件资源少，不但有很好的均流效果，还避免输出电压恶性竞争的问题了，是开关电源并联均流控制技术中的一项核心技术。
[0051]如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
[0052]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
[0053]本发明以上的电路和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的电路或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
[0054]这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
[0055]本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
【权利要求】
1.一种开关电源并联最大均流数字控制方法，其特征在于，包括: 查询均流差值信号； 判断均流差值信号是否大于均流差值阈值； 如果均流差值信号大于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最大值； 若均流控制信号没有达到最大值，则将均流控制信号增加一个步长； 如果均流差值信号小于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最小值； 若均流控制信号没有达到最小值，则将均流控制信号减小一个步长； 输出调整后的均流控制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述查询均流差值信号之前，还包括； 电流米样器米集开关电源的输出正线上的输出电流信号，该输出电流信号一方面进入减法器的负端，另一方面进入二极管的阳极，二极管的阴极连接到均流线上，该均流线上的信号为均流线信号，该均流线信号进入减法器的正端，减法器中将均流线信号和输出电流信号做减法，得到均流差值信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括: 均流控制信号进入加法器的一个正端，输出电压参考值发生器将输出电压参考信号提供给加法器的另一个正端，加法器中将输出电压参考信号和均流控制信号做加法后，得到给定电压信号，并提供给开关电源控制器，开关电源控制器根据给定电压信号产生电源控制信号提供给开关电源主回路，控制开关电源主回路的工作。
4.一种开关电源并联最大均流数字控制电路，其特征在于，包括:最大均流数字控制器，该最大均流控制器查询均流差值信号；判断均流差值信号是否大于均流差值阈值；如果均流差值信号大于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最大值；若均流控制信号没有达到最大值，则将均流控制信号增加一个步长；如果均流差值信号小于均流差值阈值，则判断均流控制信号是否达到最小值；若均流控制信号没有达到最小值，则将均流控制信号减小一个步长；输出调整后的均流控制信号。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，还包括加法器、减法器、电流采样器、二极管、输出电压参考值发生器、开关电源控制器和电源主回路组； 其中，电流米样器米集开关电源输出正线上的输出电流信号，该输出电流信号一方面进入减法器的负端，另一方面进入二极管的阳极，二极管的阴极连接到均流线上，该均流线上的信号为均流线信号，该均流线信号进入减法器的正端，减法器中将均流线信号和输出电流信号做减法，得到均流差值信号，进入最大均流数字控制器； 最大均流控制器产生的均流控制信号进入加法器的一个正端，而输出电压参考值发生器将输出电压参考信号提供给加法器的另一个正端，加法器将输出电压参考信号和均流控制信号做加法后，得到给定电压信号，并提供给开关电源控制器，开关电源控制器根据给定电压信号产生电源控制信号提供给电源主回路，控制电源主回路的工作。
【文档编号】H02M3/157GK104167921SQ201410384713
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】谢孟, 赵君力 申请人:北京机电工程研究所