CN106100332A - 一种自适应开关电源均流电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自适应开关电源均流电路,包括第一电压跟随电路、反相比例放大电路、比例积分控制电路、第二电压跟随电路和均流保护电路，所述第一电压跟随电路的输入端与输出电流采样电路相连，其输出端经反相比例放大电路分别与比例积分控制电路、第二电压跟随电路的输入端相连，第二电压跟随电路的输出端与比例积分控制电路的输入端相连，比例积分控制电路的输出端与控制环路相连，所述均流保护电路的输入端与第二电压跟随电路的输入端相连，其输出端与均流母线相连。本发明所述的均流电路成本低，可靠性高，可调性好，抗干扰能力强。

Description

一种自适应开关电源均流电路
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，具体涉及一种自适应开关电源均流电路。
背景技术
在开关电源的使用中，为了满足一些功率、体积、灵活性等要求，并联使用越来越重要，这样势必会用到均流控制电路。目前在开关电源的均流控制电路的设计中，使用芯片较多，譬如TI公司生产的UC1902系列。虽然这种均流控制芯片使用起来方便，电路简单，但是温度等级最高的UC1902（-55℃～+125℃）采购周期长，且不易采购，而UC2902和UC1902的温度等级某些情况下不能满足电源的的使用环境。且均流芯片内部的电路是固化的，后期无法调试，且故障时只能更换芯片，成本也大。均流控制芯片只是满足了基本的均流控制功能，但在功能拓展和抗干扰上未作处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应开关电源均流电路，该电路成本低，可靠性高，可调性好，抗干扰能力强。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种自适应开关电源均流电路，包括第一电压跟随电路、反相比例放大电路、比例积分控制电路、第二电压跟随电路和均流保护电路，所述第一电压跟随电路的输入端与输出电流采样电路相连，其输出端经反相比例放大电路分别与比例积分控制电路、第二电压跟随电路的输入端相连，第二电压跟随电路的输出端与比例积分控制电路的输入端相连，比例积分控制电路的输出端与控制环路相连，所述均流保护电路的输入端与第二电压跟随电路的输入端相连，其输出端与均流母线相连。
所述第一电压跟随电路采用电压跟随器N1，所述电压跟随器N1的同向输入端与输出电流采样电路相连，其输出端与反相比例放大电路的输入端相连。
所述反相比例放大电路采用运算放大器N2，所述运算放大器N2的同向输入端经电阻R3接地，其反向输入端经电阻R1与第一电压跟随电路的输出端相连，其输出端作为反相比例放大电路的输出端。
所述第二电压跟随电路采用电压跟随器N3，所述电压跟随器N3的同向输入端经电阻R4与反相比例放大电路的输出端相连，且该同向输入端依次经电阻R2、电容C1接地，电压跟随器N3的输出端经电阻R6与比例积分控制电路相连。
所述比例积分控制电路包括运算放大器N4、电阻R7、电容C2、电容C3和二极管V1，所述运算放大器N4的同相输入端经电阻R5与反相比例放大电路的输出端相连，该同相输入端并经电阻R11与电源相连，运算放大器N4的反向输入端经电阻R6与第二电压跟随电路的输出端相连，所述运算放大器N4的输出端依次经电阻R7、电容C2与其反向输入端相连，所述二极管V1的阳极与均流控制环路相连，其阴极与运算放大器N4的输出端相连，所述电容C3的一端连接在二极管V1和电阻R7之间的节点处，其另一端与运算放大器N4的反向输入端相连。
所述均流保护电路包括共模电感L、继电器K、三极管Q2、二极管V2和二极管V3，所述共模电感L的输入端与均流母线相连，其输出端与继电器K的其中两静触点相连，继电器K的另外两静触点分别与第二电压跟随电路的输出端、电容C1的接地端相连，所述二极管V2的阳极与继电器K的线圈负极端相连，其阴极与继电器K的线圈正极端相连，所述三极管Q2的集电极与继电器K的线圈负极端相连，其基极与二极管V3的阳极相连，其发射极接地，所述二极管V3的阴极经电阻R8与输出电压采样电路相连，所述二极管V3的阴极经电容C4与三极管Q2的发射极相连，三极管Q2的基极经电阻R9与三极管Q2的发射极相连。
由上述技术方案可知，本发明所述的自适应开关电源均流电路成本低，可靠性高，可调性好，抗干扰能力强。该均流保护电路采用共模电感L、继电器K、三极管Q2、二极管V2和二极管V3构成，在开关电源并联使用时，当某一台电源由于自身原因，电压过低，无法驱动三极管Q2导通时，继电器不吸合，这样，该电源的母线不与其他电源相接，不影响其他电源的均流功能，提高了该均流电路的可靠性。电路中的继电器的两个触点分别与共模电感两端相连，用于消除均流母线上窜进去的干扰，以提高电路的抗干扰能力。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本实施例的自适应开关电源均流电路，包括第一电压跟随电路1、反相比例放大电路2、比例积分控制电路3、第二电压跟随电路4和均流保护电路5，第一电压跟随电路1的输入端与输出电流采样电路相连，其输出端经反相比例放大电路2分别与比例积分控制电路3、第二电压跟随电路4的输入端相连，第二电压跟随电路4的输出端与比例积分控制电路3的输入端相连，比例积分控制电路3的输出端与控制环路相连，均流保护电路5的输入端与第二电压跟随电路4的输入端相连，其输出端与均流母线相连。
第一电压跟随电路1采用电压跟随器N1，电压跟随器N1的同向输入端与输出电流采样电路相连，其输出端与反相比例放大电路2的输入端相连。该第一电压跟随电路1，用于将电源的输出电流采样信号送至后级的反相比例放大电路2中，并且可以起到缓冲、隔离的作用，使得后级的反相比例放大电路2可以更好地工作，且不影响前级的采样电流信号。
反相比例放大电路2采用运算放大器N2，运算放大器N2的同向输入端经电阻R3接地，其反向输入端经电阻R1与电压跟随器N1的输出端相连，其输出端作为反相比例放大电路2的输出端。因输出电流采样信号电压值很低，且是一个负电压，通过第一电压跟随电路1之后不变，且是一个负电压，不利于后面的处理。本实施例经过反相比例放大电路2之后，将输出电流采样信号放大成一个合理的正电压，便于后面电路的处理。
第二电压跟随电路4采用电压跟随器N3，电压跟随器N3的同向输入端经电阻R4与运算放大器N2的输出端相连，且该同向输入端依次经电阻R2、电容C1接地，电压跟随器N3的输出端经电阻R6与比例积分控制电路3相连。该第二电压跟随电路4与第一电压跟随电路1的功能相类似，都是将电源的输出电流采样信号送至后级的比例放大电路中，并且可以起到缓冲、隔离的作用，使得后级的比例放大电路可以更好地工作，且不影响前级的采样电流信号。
比例积分控制电路3包括运算放大器N4、电阻R7、电容C2、电容C3和二极管V1，运算放大器N4的同相输入端经电阻R5与运算放大器N2的输出端相连，该同相输入端并经电阻R11与电源相连，运算放大器N4的反向输入端经电阻R6与电压跟随器N3的输出端相连，运算放大器N4的输出端依次经电阻R7、电容C2与其反向输入端相连，二极管V1的阳极与均流控制环路相连，其阴极与运算放大器N4的输出端相连，电容C3的一端连接在二极管V1和电阻R7之间的节点处，其另一端与运算放大器N4的反向输入端相连。该比例积分控制电路是整个均流控制电路的核心，通过该电路控制电源的环路来控制输出电流，起到均流的作用。具体说来即：几台电源并联使用时，当其中一台电源的电流偏低时，说明其母线电压偏低，运算放大器N4的输出端通过二极管V1拉低控制环路的反馈电压，进而使占空比增大，输出电压增大，输出电流增大。
均流保护电路5包括共模电感L、继电器K、三极管Q2、二极管V2和二极管V3，共模电感L的输入端与均流母线相连，其输出端与继电器K的其中两静触点相连，继电器K的另外两静触点分别与第二电压跟随电路4的输出端、电容C1的接地端相连，二极管V2的阳极与继电器K的线圈负极端相连，其阴极与继电器K的线圈正极端相连，三极管Q2的集电极与继电器K的线圈负极端相连，其基极与二极管V3的阳极相连，其发射极接地，二极管V3的阴极经电阻R8与输出电压采样电路相连，二极管V3的阴极经电容C4与三极管Q2的发射极相连，三极管Q2的基极经电阻R9与三极管Q2的发射极相连。该继电器K的两个触点分别与共模电感L两端相连，用于消除均流母线上窜进去的干扰，在开关电源并联使用时，当某一台电源由于自身原因，电压过低，无法驱动三极管Q2导通，继电器K不能吸合，使该电源的母线不与其他电源相接，不影响其他电源的均流功能，从而提高自适应开关电源均流电路的可靠性。
电源的输出电流通过电流互感器得到一个输出电流的采样电压信号，该电压信号是一个较低的负电压信号，输入到电压跟随器N1的3脚，电压跟随器N1的1脚输出电压信号与3脚相同，电压跟随器N1的1脚经过电阻R1接到运算放大器N2的13脚，反相比例放大电路2将输出电流采样信号放大成一个合理的正电压，运算放大器N2的14脚输出电压为-R10/R1倍的输出电流采样电压。当电源的输出电压正常时，三极管Q2导通，导通后继电器K吸合，均流母线-通过共模电感L接到地，均流母线和共模电感L接到电压跟随器N3的10脚，电压跟随器N3的8脚通过电阻R6接到运算放大器N4的6脚，比例积分控制电路3通过比较运算放大器N4的5脚和6脚电压来调节电源的控制环路，若几台电源并联使用时，当其中一台电源的电流偏低时，说明其母线电压偏低，运算放大器N4的输出端通过二极管V1拉低控制环路的反馈电压，进而使占空比增大，输出电压增大，输出电流增大，进而使得每台电源的输出电流大致相等。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种自适应开关电源均流电路，其特征在于：包括第一电压跟随电路（1）、反相比例放大电路（2）、比例积分控制电路（3）、第二电压跟随电路（4）和均流保护电路（5），所述第一电压跟随电路（1）的输入端与输出电流采样电路相连，其输出端经反相比例放大电路（2）分别与比例积分控制电路（3）、第二电压跟随电路（4）的输入端相连，第二电压跟随电路（4）的输出端与比例积分控制电路（3）的输入端相连，比例积分控制电路（3）的输出端与控制环路相连，所述均流保护电路（5）的输入端与第二电压跟随电路（4）的输入端相连，其输出端与均流母线相连。
2.根据权利要求1所述的自适应开关电源均流电路，其特征在于：所述第一电压跟随电路（1）采用电压跟随器N1，所述电压跟随器N1的同向输入端与输出电流采样电路相连，其输出端与反相比例放大电路（2）的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的自适应开关电源均流电路，其特征在于：所述反相比例放大电路（2）采用运算放大器N2，所述运算放大器N2的同向输入端经电阻R3接地，其反向输入端经电阻R1与第一电压跟随电路（1）的输出端相连，其输出端作为反相比例放大电路（2）的输出端。
4.根据权利要求1所述的自适应开关电源均流电路，其特征在于：所述第二电压跟随电路（4）采用电压跟随器N3，所述电压跟随器N3的同向输入端经电阻R4与反相比例放大电路（2）的输出端相连，且该同向输入端依次经电阻R2、电容C1接地，电压跟随器N3的输出端经电阻R6与比例积分控制电路（3）相连。
5.根据权利要求1所述的自适应开关电源均流电路，其特征在于：所述比例积分控制电路（3）包括运算放大器N4、电阻R7、电容C2、电容C3和二极管V1，所述运算放大器N4的同相输入端经电阻R5与反相比例放大电路（2）的输出端相连，该同相输入端并经电阻R11与电源相连，运算放大器N4的反向输入端经电阻R6与第二电压跟随电路（4）的输出端相连，所述运算放大器N4的输出端依次经电阻R7、电容C2与其反向输入端相连，所述二极管V1的阳极与均流控制环路相连，其阴极与运算放大器N4的输出端相连，所述电容C3的一端连接在二极管V1和电阻R7之间的节点处，其另一端与运算放大器N4的反向输入端相连。
6.根据权利要求1所述的自适应开关电源均流电路，其特征在于：所述均流保护电路（5）包括共模电感L、继电器K、三极管Q2、二极管V2和二极管V3，所述共模电感L的输入端与均流母线相连，其输出端与继电器K的其中两静触点相连，继电器K的另外两静触点分别与第二电压跟随电路（4）的输出端、电容C1的接地端相连，所述二极管V2的阳极与继电器K的线圈负极端相连，其阴极与继电器K的线圈正极端相连，所述三极管Q2的集电极与继电器K的线圈负极端相连，其基极与二极管V3的阳极相连，其发射极接地，所述二极管V3的阴极经电阻R8与输出电压采样电路相连，所述二极管V3的阴极经电容C4与三极管Q2的发射极相连，三极管Q2的基极经电阻R9与三极管Q2的发射极相连。
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