一种应用于直流电源并联均流的电路及方法与流程

本发明涉及电子通信，特别是一种应用于直流电源并联均流的电路及方法。

背景技术：

1、在高可靠性的电子通信系统领域，一般要求设备的电源具有冗余备份结构，从而在某个电源发生故障时，备份电源随时可以接管并生效，避免设备断电停机，导致通信系统业务中断。另外，一些大功率负载的电子系统领域，一般采用多个电源模块并联工作的模式来提高电源的总输出功率，从而避免单个大功率电源模块时技术难度大，成本高，可靠性低的劣势。上述的电源并联的使用场景都需要用到电源并联均流技术，从而使得电源模块具有更好的总体转换效率，减小电源模块上承受的热应力，延长电源模块的寿命。

2、传统的电源并联均流方法有：输出阻抗法、主从设置法、平均电流法、最大电流法、热应力均流法和强迫均流法等。以上并联均流方法都是通过电源模块的微调管脚或者电压反馈网络调节来实现，均流环路补偿需要采用定制的设计方式，以适应电源环路动态特性。针对不具有微调功能和远端电压反馈功能的电源模块上述方法是无法实现并联均流动态调节的。

3、针对这种未提供内部支持的电源模块，实现多电源并联工作，一个简单的办法就是把多个相同电压输出的电源直接连接在一起或者通过串接二极管连接在一起，使其均分一个公共负载电流，多个电源之间的负载电流分配取决于每个电源的输出电压以及到负载的电源通路电阻等，这种方法叫做压降均分法。压降均分法是一种粗略型并联均流方法，虽然实现很简单，但是均分准确性差，且无法动态调节。另外串接二极管虽然能避免电源反向馈电，使系统与故障电源相隔离，但是串接二极管将产生输出电源的电压降和功率损耗。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种应用于直流电源并联均流的电路及方法，可采用通用分立式元器件设计实现，可实现每个电源贡献电流的动态控制，同时还具有压降均分电路的简单性。

2、本发明公开了一种应用于直流电源并联均流的电路，其包括多个并联的电源支路；每个电源支路包括可调二极管单元、电流检测单元和误差控制单元；可调二极管单元的输出端与电流检测单元的输入端连接；电流检测单元的输出端与误差控制单元的输入端连接；误差控制单元的输出端与可调二极管单元的输入端连接；电流检测单元与负载电路连接；

3、可调二极管单元，用于通过控制调节其栅极电压，从而控制动态均流时的导通电压降；

4、电流检测单元，用于检测每路电源到负载电路的电流；

5、误差控制单元，用于实现单路电流和平均电流的误差放大，并用于调节可调二极管单元的导通电压降。

6、进一步地，所述误差控制单元包括误差放大电路和误差积分电路；电流检测单元的输出端连接误差放大电路的输入端；

7、误差放大电路对单路电流和平均电流之间的误差进行放大，误差积分电路将单路电流和平均电流之间的误差进行积分，并以此调整可调二极管单元中pmos管的栅极控制电压，调整pmos的导通压降，实现多路并联电源实现动态均流调节。

8、进一步地，所述电流检测单元为第一采样电阻或第二采样电阻；当并联的电源支路为2个时，即并联的为第一电源支路和第二电源支路；第一电源支路包括第一pmos管、第一采样电阻、第一误差放大电路和第一误差积分电路；第一pmos管通过第一采样电阻与负载电路连接；第一pmos管和第一采样电阻的公共端分别与第一误差放大电路的反向输入端和第二误差放大电路的正向输入端连接；第二pmos管通过第二采样电阻与负载电路连接；第二pmos管和第二采样电阻的公共端分别与第一误差放大电路的正向输入端和第二误差放大电路的反向输入端连接；第一误差放大电路的输出端与第一误差积分电路的反向输入端连接，第一误差积分电路的输出端与第一pmos管的栅极连接；第二误差放大电路的输出端与第二误差积分电路的反向输入端连接，第二误差积分电路的输出端与第二pmos管的栅极连接。

9、进一步地，所述电流检测单元为采样电阻；当并联的电源支路为k个时，每个电源支路的结构相同，k为大于2的正整数；其中，第一电源支路包括第一pmos管、第一采样电阻、电阻rt、第一误差放大电路和第一误差积分电路；第一pmos管通过第一采样电阻与负载电路连接；第一pmos管和第一采样电阻的公共端与第一误差放大电路的反向输入端连接；第一误差放大电路的输出端与第一误差积分电路的反向输入端连接，第一误差积分电路的输出端与第一pmos管的栅极连接；电阻rt的一端与第一pmos管的输出端连接，另一端与输出电压均值母线连接；输出电压均值母线与第一误差放大电路的正向输入端连接。

10、进一步地，所述电流检测单元为第一电流传感器或第二电流传感器；当并联的电源支路为2个时，即并联的为第一电源支路和第二电源支路；第一电源支路包括第一pmos管、第一电流传感器、第一误差放大电路和第一误差积分电路；第一电流传感器输出端分别与第一误差放大电路的反向输入端、第二误差放大电路的正向输入端，第一pmos管通过第一电流传感器和负载电路连接；第一误差放大电路的输出端与第一误差积分电路的反向输入端连接，第一误差积分电路的输出端与第一pmos管的栅极连接；

11、第二电流传感器输出端分别与第一误差放大电路的正向输入端、第二误差放大电路的反向输入端，第二pmos管通过第二电流传感器和负载电路连接；第二误差放大电路的输出端与第二误差积分电路的反向输入端连接，第二误差积分电路的输出端与第二pmos管的栅极连接。

12、进一步地，所述电流检测单元为电流传感器；当并联的电源支路为k个时，每个电源支路的结构相同，k为大于2的正整数；其中，第一电源支路包括第一pmos管、第一电流传感器、电阻rt、第一误差放大电路和第一误差积分电路；第一pmos管通过电流传感器和负载电路连接，第一电流传感器输出分别与第一误差放大电路的反向输入端、电阻rt的一端连接；电阻rt的另一端与电流检测均值母线连接；第一误差放大电路的正向输入端与电流检测均值母线连接；第一误差放大电路的输出端与第一误差积分电路的反向输入端连接，第一误差积分电路的输出端与第一pmos管的栅极连接。

13、本发明还公开了一种应用于直流电源并联均流的方法，用于实现上述任一项所述的应用于直流电源并联均流的电路，所述方法包括：

14、可调二极管单元通过控制调节其栅极电压，从而控制动态均流时的导通电压降；电流检测单元可选择电流传感器或者电流采样电阻，检测每路电源到负载电路的电流；误差控制单元实现单路电流和平均电流的误差放大，并用于调节可调二极管单元的导通电压降。

15、进一步地，当电流检测单元为第一电流传感器或第二电流传感器；当并联的电源支路为2个时，令第一采样电阻的阻值等于第二采样电阻的阻值；调节可调二极管单元的电压，以使第一pmos管输出端的电压与第二pmos管输出端的电压相等，第一路电源和第二路电源的输出电流实现均流。

16、进一步地，当所述电流检测单元为采样电阻，并联的电源支路为k个时，令k个电源支路中的采样电阻相等，调节可调二极管单元的电压，以使每个可调二极管单元输出端的电压相等，则每个电源支路的输出电流实现了均流；

17、所述电流检测单元为第一电流传感器或第二电流传感器；当并联的电源支路为2个时，误差控制单元调节可调二极管单元的电压，以使第一电流传感器和第二电流传感器的输出电压相等时，第一电源支路和第二电源支路的输出电流实现了均流。

18、进一步地，所述电流检测单元为电流传感器；当并联的电源支路为k个时，误差控制单元调节可调二极管单元的电压，以使每个电流检测传感器的输出电压相等，则每个电源支路的输出电流实现了均流。

19、由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

20、本发明采用pmos管实现“可调二极管”的功能来代替通用二极管，可以消除通用二极管的导通电压降和功率损耗，并且获得优于一般压降均分电路的均分的精度；同时也不需要并联电源采用定制的设计方式，支持通过其微调引脚或反馈网络进行均流调节。本发明可简单、快捷的实现各种不同类型成品电源模块的并联均流。