CN105450008A - ORing MOSFET控制电路及电源并联*** - Google Patents

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CN105450008A CN201610007788.8A CN201610007788A CN105450008A CN 105450008 A CN105450008 A CN 105450008A CN 201610007788 A CN201610007788 A CN 201610007788A CN 105450008 A CN105450008 A CN 105450008A
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李银贵
徐云中
舒有进
何海霞
杨嗣珵
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Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters

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Abstract

本发明公开了一种ORing？MOSFET控制电路及电源并联***，ORing？MOSFET控制电路包括控制单元、MOSFET管和阻容单元；控制单元包括第一三极管和第二三极管；MOSFET管的源极与漏极分别连接电源模块和公共母线，MOSFET管的栅极接第一三极管的集电极；第一、第二三极管的基极相互连接，且第二三极管的基极与集电极短接，第一、第二三极管的集电极分别接MOSFET管的源极与漏极；阻容单元由第一电阻与第一电容串接后分别连接MOSFET管的源极与漏极；第一、第二三极管的集电极连接偏置源。本发明在MOSFET管漏极和源极上并联一阻容单元，能降低MOSFET管尖峰电压；第一、第二三极管发射极分别接一二极管，能调节MOSFET管使其损耗更低,且防止输入极性接反时控制电路因过压损坏。

Description

ORing MOSFET控制电路及电源并联***
技术领域
本发明涉及电源***控制领域，具体涉及ORingMOSFET电路及电源并联***。
背景技术
电力***通常采用电源并联***(parallelsystem)，由多个电源模块并联输出到一个公共输出母线的电源上。电源模块和输出母线之间会设置ORingFET电路，用于于防止因为电源***中的单个电源模块产品发生故障而导致整个电源***发生异常。
为此，中国发明专利CN101490922A公开了一种用于O形环场效应管的改进控制器，采用两个三极管来选择性的控制所述MOSFET管的开通或关断，与常规的采用比较器的ORing电路相比，能够避免因比较器的输入偏移量对ORing控制造成的影响，有效提高ORing控制的效率。但是上述电路存在以下问题：
(1)当MOSFET工作状态快速翻转时会出现尖峰电压Vds过大，导致MOSFET管因过压损坏；
(2)输入极性接反时会导致此控制电路元件的损坏。
有鉴于此，急需对现有的ORingMOSFET电路进行改进，以避免MOSFET管损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是ORingMOSFET电路在运行过程中，MOSFET管因工作状态快速翻转或输入极性接反而过压损坏，从而导致电源***发生异常。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的ORingMOSFET控制电路，包括控制单元和MOSFET管所述控制单元包括第一三极管和第二三极管,所述MOSFET管的源极与漏极分别连接电源模块和公共母线，所述MOSFET管的栅极接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极连接，且所述第二三极管的基极与集电极短接，所述第一、第二三极管的集电极分别接所述MOSFET管的源极与漏极，所述第一、第二三极管的集电极连接偏置源，其特征在于，还包括阻容单元,所述阻容单元由第一电阻与第一电容串接后分别连接所述MOSFET管的源极与漏极。
在上述方案中，所述控制单元还包括第一、第二二极管，所述第一、第二二极管的阳极分别接接所述第一、第二三极管的发射极；所述第一、第二二极管的阴极分别接所述MOSFET管的源极与漏极。
在上述方案中，所述控制单元还包括第四、第五和第六电阻，所述第四、第五电阻分别串接于第一、第二三极管的基极，所述第六电阻串接于所述MOSFET管的栅极。
在上述方案中，还包括第三二极管、第二电容与第七电阻，所述第一三极管与所述第二三极管分别串接所述第二电阻和所述第三电阻后连接所述第七电阻的输出端，所述第七电阻的输入端接所述偏置源；所述第三二极管的阴极与所述第二电容的一端同时接所述第二、第三、第七电阻的公共端，所述第三二极管的阳极与所述第二电容的另一端接所述MOSFET管的源极。
在上述方案中，所述第一三极管与第二三极管采用相同元件，所述第一二极管与第二二极管采用相同元件。
本发明还提供了一个电源并联***，包括多个电源模块，每个电源模块通过上述所述的ORingMOSFET控制电路连接公共母线。
本发明在MOSFET管的漏极和源极上并联了一阻容单元，能在MOSFET管工作状态快速翻转时降低尖峰电压Vds,防止MOSFET管因过压而损坏；同时分别在第一、第二三极管的发射极串接一相同二极管，能调节MOSFET管Vgs电平，使MOSFET管损耗更低，且防止输入极性接反时对合路控制电路元件的损坏。
附图说明
图1为本发明中ORingMOSFET控制电路结构图；
图2为本发明电源并联***结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明做出详细的说明。
如图1所示，本发明提供的ORingMOSFET控制电路，包括：
输入端DC-IN，用于接收电源模块提供的电压；
输出端DC-OUT，用于向公共母线提供电压；
偏置源BIAS，提供偏置电压；
MOSFET管T1，连接在输入端DC-IN和输出端DC-OUT之间，MOSFET管T1的源极端子连接到输入端DC-IN，漏极连接到输出端DC-OUT。
控制单元20，通过检测T1源漏极电压差来改变T1的开关状态，以控制输入端DC-IN和输出端DC-OUT的连通或断开。
阻容单元30，用于MOSFET管工作状态快速翻转时降低尖峰电压Vds,防止MOSFET管因过压而损坏。
控制单元20由第一三极管T2、第二三极管T3、第一二极管D4、第二二极管D5和第四、第五、第六电阻R4、R5、R6组成。MOSFET管T1的源极与漏极分别连接输入端DC_IN和输出端DC_OUT，MOSFET管T1的栅极串接第六电阻R6后连接第一三极管T2的集电极，第六电阻R6起到阻尼作用，防止MOSFET管T1的Vgs电压在开启或关断时出现震荡，导致并联电路出现误动作甚至损坏MOSFET管T1。第一三极管T2的发射极接第一二极管D4阳极，第一二极管D4阴极连接MOSFET管T1源极，第一三极管T2的基极串接第四电阻R4后分别与第二三极管T3的集电极和第五电阻R5一端连接，第五电阻R5另一端连接第二三极管T3基极，第二三极管T2的发射极接第二二极管D5阳极，第二二极管D5阴极连接MOSFET管T1漏极。
为了保证ORing模块能准确控制MOSFET管T1，第一三极管T2与第二三极管T3以及第一二极管D4与第二二极管D5是相同规格的器件，这样可以保证两三极管的Vbe相近，两二极管的导通压降相近，使其对反馈量MOSFET管T1的导通压降影响最低。通常为使用两个三级管行为更为相似，可以选用集成此两个三极管的器件，如有6PinSOT-23的封装器件。
本发明电路还包括第三二极管D3、第二电容C5与第七电阻R1，第一三极管T2与第二三极管T3分别串接第二电阻R2和第三电阻R3后同时连接第七电阻R1的输出端，第七电阻R1的输入端接偏置源BIAS；第三二极管D3的阴极与第二电容C5的一端同时接第七电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的公共端，第三二极管D3的阳极与第二电容C5的另一端同时接MOSFET管T1的源极。本电路的偏置电压由偏置源BIAS提供，第三二极管D3与第二电容C5是将辅助电源信号进行稳压滤波后为第一、第二三极管T2、T3供电。
阻容单元30是由第一电阻R7与第一电容C6串接后分别连接MOSFET管T1的源极与漏极。阻容单元30主要是在MOSFET管工作状态快速翻转时降低尖峰电压Vds,防止MOSFET管T1因过压而损坏；
在一般情况中，MOSFET管T1的栅极会在MOSFET管T1的源极到漏极有很小电流流过或很小的体二极管压降时导通，由此可以通过调整第二电阻R2的阻值来调整MOSFET管T1的导通与关断速度。接入第一、第二三极管可以提高MOSFET管T1开始导通时栅极的初始电压水平。
下面对本发明提供的ORingMOSFET控制电路的工作原理做详细的介绍：
如图1所示，控制单元20是根据输入端DC_IN和输出端DC_OUT的微小电压差来控制MOSFET管的开启和关闭。
当输出端DC-OUT电压比输入端DC_IN电压高时，MOSFET管T1保持关断状态，断开输出端DC-OUT与输入端DC_IN；当输出端DC-OUT电压比输入端DC_IN电压低时，MOSFET管T1可能进入活跃的导通或完全导通的状态，此时电流从输入端DC_IN端流向输出端DC-OUT。
当输出端DC-OUT电压突然高于输入端DC_IN电压时，MOSFET管T1的体二极管会阻止反向充电。第二三极管T3会因为输出端DC-OUT电压突然升高而截止，此时，第二三极管T3的电压开始升高，由于第二三极管T3基极和集电极短接，会导致与其相连的第一三极管T2的基极电压升高而使得第一三极管T2进入饱和状态,同时MOSFET管T1栅极电压被拉低，此时MOSFET管T1关断。
当输入端DC_IN电压开始上升且高于输出端DC-OUT电压时，MOSFET管T1的体二极管开始正向导通，第二三极管T3导通并且开始抽取由第一三极管T2基极上的电流，使第一三极管T2退出饱和状态，同时减小了第一三极管T2集电极的电流并增大集电极的电压；由于第一三极管T2的集电极电压上升，MOSFET管T1栅极电压开始上升，当MOSFET管T1栅极电压达到门限值VghTH时，MOSFET管T1导通。
在ORingMOSFET控制电路中，MOSFET管可以多个并联，每个MOSFET管都存在一定的功耗，多个并联在布局、布线时可以均匀排布，保证每个MOSFET管都分担同样的电流，这样每个MOSFET管发热也基本一致。在大电流合路应用中，多个MOSFET管并联使用其优势更为明显。
如图2所示，本发明还提供了一种电源并联***，包括至少一个电源模块40，每个电源模块40与一ORingFET控制模块50相连，ORingFET控制模块50与公共母线60相连。此处ORingFET控制模块50为前述的ORingMOSFET控制电路。
每个所述电源模块40分别与各自对应的ORingFET控制模块50的输入端DC_IN连接,ORingFET控制模块50输出端DC-OUT接所述输出母线60.
整个电源并联***正常工作时，每个电源模块20均能提供一个稍微比公共母线60电压稍高的电压，此时ORingFET控制模块50根据对应电源模块40输出电流控制MOSFET管的栅极电压，电源模块40输出电流较小时MOSFET管工作在放大状态，电流较大时工作在饱和状态。当某一电源模块40出现故障如短路时，对应的ORingFET控制模块会快速让MOSFET管进入截止状态，阻止反向电流产生，使公共母线不会因单个电源模块失效而受影响，有利于提高整个电源***工作的可靠性。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.ORingMOSFET控制电路，包括控制单元和MOSFET管,所述控制单元包括第一三极管和第二三极管,所述MOSFET管的源极与漏极分别连接电源模块和公共母线，所述MOSFET管的栅极接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极连接，且所述第二三极管的基极与集电极短接，所述第一、第二三极管的集电极分别接所述MOSFET管的源极与漏极，所述第一、第二三极管的集电极连接偏置源，其特征在于，还包括阻容单元,所述阻容单元由第一电阻与第一电容串接后分别连接所述MOSFET管的源极与漏极。
2.如权利要求1所述的ORingMOSFET控制电路，其特征在于，所述控制单元还包括第一、第二二极管，所述第一、第二二极管的阳极分别接接所述第一、第二三极管的发射极；所述第一、第二二极管的阴极分别接所述MOSFET管的源极与漏极。
3.如权利要求1所述的ORingMOSFET控制电路，其特征在于，所述控制单元还包括第四、第五和第六电阻，所述第四、第五电阻分别串接于第一、第二三极管的基极，所述第六电阻串接于所述MOSFET管的栅极。
4.如权利要求1所述的ORingMOSFET控制电路，其特征在于，还包括第三二极管、第二电容与第七电阻，所述第一三极管与所述第二三极管分别串接所述第二电阻和所述第三电阻后接所述七电阻的输出端，所述第七电阻的输入端接所述偏置源；所述第三二极管的阴极与所述第二电容的一端同时接所述第二、第三、第七电阻的公共端，所述第三二极管的阳极与所述第二电容的另一端接所述MOSFET管源极。
5.如权利要求2所述的ORingMOSFET控制电路，其特征在于，所述第一三极管与第二三极管采用相同元件，所述第一二极管与第二二极管采用相同元件。
6.电源并联***，其特征在于，包括多个电源模块，每个电源模块通过如权利要求1至5任一项所述的ORingMOSFET控制电路连接公共母线。
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