專利名稱：直流開關(guān)電源均流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源均流控制領(lǐng)域，尤其涉及一種直流開關(guān)電源均流電路。
背景技術(shù)：
電源并聯(lián)運(yùn)行是電源產(chǎn)品模塊化，大容量化的一個有效方法，是電源技術(shù)的發(fā)展方向之一，是實(shí)現(xiàn)組合大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵。這種模塊化的構(gòu)造方法，采用一定規(guī)格系列的模塊式電源，按照一定的串聯(lián)或并聯(lián)方式，分別達(dá)到輸出電壓、輸出電流、輸出功率擴(kuò)展的目的。
電源的并聯(lián)運(yùn)行具有以下優(yōu)點(diǎn)1.擴(kuò)展容量，實(shí)現(xiàn)大功率電源供電系統(tǒng)。2.通過N+1，N+2冗余實(shí)現(xiàn)容錯功能，帶電熱插拔，便于在不影響系統(tǒng)正常工作的情況下，對電源系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的不間斷供電。3.提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，并聯(lián)越多，系統(tǒng)工作可靠性越高，但是系統(tǒng)成本也相應(yīng)增加。4.方便系統(tǒng)配置，適合規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，簡化生產(chǎn)過程管理。
一種現(xiàn)有的電源并聯(lián)均流控制方法是自主均流法。在這種均流方式下，參與調(diào)節(jié)的單元由n個單元中的最大輸出電流單元決定，一次只有這個最大輸出電流單元工作，這個最大電流單元是隨機(jī)的，所以有人把這種均流方法叫做“民主均流法”。又由于一旦最大均流單元工作，它處于主控狀態(tài)，別的單元則處于被控狀態(tài)，因此又有人把這種方法叫做“自動主/從控制法”。采用此均流控制方法不但可以使得均流效果較好，易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確均流；另外還可以構(gòu)成冗余系統(tǒng)，均流模塊數(shù)理論上可以不限。
UCC39002就是一種運(yùn)用自主均流法上的負(fù)載均流控制芯片。

實(shí)用新型內(nèi)容本次實(shí)用新型的目的在于提供一種電流不均勻度小的直流開關(guān)電源均流電路。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種直流開關(guān)電源均流電路，包括一檢測信號輸入端、復(fù)數(shù)電阻、復(fù)數(shù)電容、場效應(yīng)晶體管和一均流芯片，所述均流芯片設(shè)置有電流采樣輸入管腳，電流采樣輸出管腳，電源輸入管腳，接地管腳，均流總線電壓驅(qū)動放大器管腳，誤差放大器管腳，調(diào)節(jié)放大器管腳和均流總線管腳。所述電流采樣輸出管腳與電流采樣電阻連接，所述均流芯片的電流采樣輸入管腳與檢測信號輸入端連接，均流芯片的均流總線電壓驅(qū)動放大器管腳與一電阻(R16)和一電容(C13)連接，誤差放大器管腳與補(bǔ)償電容一端連接，補(bǔ)償電容的另一端與一補(bǔ)償電阻連接，調(diào)節(jié)放大器管腳與調(diào)節(jié)電阻連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型直流開關(guān)電源均流電路采用UCC39002均流芯片后，由于此芯片采用了低補(bǔ)償后封裝微調(diào)的電流感應(yīng)放大器和高增益的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，使得在滿載狀態(tài)下各模塊之間的均流誤差小于1％。

圖1是均流芯片UCC39002的內(nèi)部原理框圖；圖2是本實(shí)用新型直流開關(guān)電源均流電路原理框圖。
具體實(shí)施方式請參閱圖1和圖2所示，一種直流開關(guān)電源均流電路包括一檢測信號輸入端S1、電壓輸入端P1、復(fù)數(shù)電阻、復(fù)數(shù)電容、場效應(yīng)晶體管Q1和一均流芯片U1。均流芯片U1(UCC39002)包括8個管腳，分別是電流采樣輸入管腳(以下稱為管腳CS+)，電流采樣輸出管腳(以下稱為管腳CS-)，電源輸入管腳(以下稱為管腳VDD)，接地管腳(以下稱為管腳GND)，均流總線電壓驅(qū)動放大器管腳(以下稱為管腳CSO)，誤差放大器管腳(以下稱為管腳EAO)，調(diào)節(jié)放大器管腳(以下稱為管腳ADJ)和均流總線管腳(以下稱為管腳LS)。
均流總線電壓驅(qū)動放大器(CSO)它是單位增益緩沖放大器，對均流母線電壓和電流檢測放大器輸出電壓之間起隔離作用。其電路的實(shí)現(xiàn)是在電路中串入一個導(dǎo)通壓降為0V的理想二極管。這個二極管的作用是自動在系統(tǒng)中建立主模塊。均流芯片U1一旦被用來做主控制器，它會把自身的電流信息會通過均流總線電壓驅(qū)動放大器送到均流母線上。在本實(shí)施方式中定義從單元是輸出電流小于輸出最大電流模塊的模塊，所有的從單元內(nèi)部的理想的二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。因此VCSO和VLS被隔離，這樣誤差放大器就可以對各自模塊的輸出電流和主模塊的輸出電流進(jìn)行比較，從而通過自身調(diào)節(jié)達(dá)到電流的均衡分配。由于均流母線總是被某一個驅(qū)動放大器所驅(qū)動，所以并聯(lián)的模塊數(shù)(n)將受到放大器電流輸出能力的限制，模塊數(shù)量可以通過下式計(jì)算獲得n＝(100K×IOUT，MIN)/VLS，F(xiàn)ULL_SCALE其中100K是LS引腳的輸入阻抗，當(dāng)0.5V≤VIS≤10V，IOUT，MIN為-1A，VLS，F(xiàn)ULL_SCALE是滿載時均流母線上的最高電壓。可以通過減小滿載時所能承受的最高電壓來增加并聯(lián)的模塊數(shù)量，比如說減小電流檢測器增益。
誤差放大器error amplifier(EAO)是一個跨導(dǎo)放大器。誤差放大器的作用在于對每個模塊的差值進(jìn)行比較，把每個模塊的電流拉到平均模塊的輸出電流水平。把VLS接到反相輸入端，VCSO接到同相輸入端，如果在均流母線上的電流高于模塊自身的輸出電流，那么就有誤差信號通過EAO腳和地之間的放大元件反映出來，誤差信號將被誤差調(diào)整放大器用來調(diào)整輸出電壓以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電源系統(tǒng)的電流輸出平衡。
和電流成比例關(guān)系的誤差電壓信號Veao從管腳ADJ腳輸出，電流通過調(diào)整電阻Radj來改變模塊的輸出電壓。電流值通過地與晶體管Q1源極之間的內(nèi)電阻反映出來。調(diào)整電流值通過下式得到Iadj＝Veao/500。主模塊的Veao為0V，則調(diào)整電流也應(yīng)該為0。這樣可以保證主模塊的輸出電壓一直都保持在初始值狀態(tài)。此外，當(dāng)偏置不足，出錯或者均流芯片U1使能信號喪失時，調(diào)整放大器的反向輸入端將被拉低到地，以防止均流控制器輸出電壓調(diào)整信號出錯。
管腳CS+與管腳CS-內(nèi)置了一個高靈敏度的電流放大器，可以接成一個電流誤差放大器，放大管腳CS+與管腳CS-兩端的微小電位差。
電阻包括R1、R2、R3、R13、R14、R15、R16、R18和R19。電容包括C3、C11、C12和C13。上述R1是采樣電阻；R2是調(diào)節(jié)電阻；R3是補(bǔ)償電阻；C3是補(bǔ)償電容。
管腳CS-與R15、R16和C13連接，R16和C13并聯(lián)。R1一端與R15連接，另一端與電壓輸入端P1的正極連接。管腳CS+分別與C12、R14、R13和R18連接。管腳VDD分別與C11、R13和電壓輸入端P1的正極連接。管腳GND與C11、C12、R14、R19和檢測信號輸入端S1的負(fù)極連接。場效應(yīng)晶體管Q1的柵極SB2和R19連接；漏極和R18連接；源極和檢測信號輸入端S1的負(fù)極以及R3連接。管腳CSO與R16和C13連接。管腳EAO與C3連接，C3的另一端與R3串連。管腳ADJ與R2和檢測信號輸入端S1的負(fù)極連接。
上述直流開關(guān)電源均流電路是按如下步驟設(shè)計(jì)的，第一步選擇電流采樣電阻R1；采樣電阻的值根據(jù)模塊輸出的最大電流IOUT(MAX)及調(diào)整腳的電壓變化范圍ΔVADJ來選擇，并滿足如下公式IOUT(max)×R1＜＜ΔVADJ(max)第二步確定電流采樣放大器放大倍數(shù)(ACSA)。首先確定模塊輸出滿載時電流采樣放大器的輸出電壓VCSO(MAX)。并滿足VCSO(max)＜VDD-2V再確定放大倍數(shù)ACSA=VCSO(RSENSE×IOUT(max))]]>第三步確定調(diào)節(jié)電阻R2；檢測信號輸入端S1正極連接管腳ADJ。在模塊輸出端與ADJ端接一電阻R2，由R2和控制器內(nèi)部的NPN三極管將形成一個電壓給檢測信號輸入端S1正極，管腳ADJ上的電壓必須維持高于管腳EAO1V的電壓。這是保持調(diào)節(jié)放大器輸出控制三極管正常工作所必要的。所以根據(jù)這一要求，R2可按下式計(jì)算R2≥[ΔVADJ(max)-(IOUT(max)×R1)]×500Ω[VOUT-ΔVADJ(max)+(IOUT(max)×R1)-1V]]]>同時要考慮管腳ADJ的電流，此管腳最大下拉電流為6MA。內(nèi)置的NPN管的發(fā)射極電阻為500Ω，最高電壓為3V，因此根據(jù)模塊輸出電壓的最大調(diào)節(jié)范圍ΔVADJ，R2可按以下原則選取R2≥[ΔVADJ(max)-(IOUT(max)×R1)]IADJ(max)]]>因此所選取的電阻須滿足這兩個基本要求1、Vadj大于VeaolV的電壓；2、管腳ADJ的下拉最大電流小于6MA。
第四步對誤差放大器進(jìn)行補(bǔ)償；首先確定補(bǔ)償電容(C3)C3=(9MπfCO)(ACSA)(AV)(AADJ)(APWR(fCO))]]>其中g(shù)M是誤差放大器的互導(dǎo)，可取值為14Msfco一般取模塊開關(guān)頻率的十分之一APWR(fco)可從表1中查得(單位需由dB轉(zhuǎn)換為倍數(shù))
表1ACSA=R16R15]]>AV=R1RLOAD]]>AADJ=R2500Ω]]>再確定補(bǔ)償電阻(R3)R3=1[2π(C3)(fCO)]]]>本發(fā)明通過以均流芯片UCC39002為例，介紹了一種直流開關(guān)電源均流電路，這不能被認(rèn)為是對本實(shí)用新型權(quán)利要求的限制。如果本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)本實(shí)用新型作出了非實(shí)質(zhì)性的、顯而易見的改變或改進(jìn)，都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種直流開關(guān)電源均流電路，其特征在于所述電路包括一檢測信號輸入端、復(fù)數(shù)電阻、復(fù)數(shù)電容、場效應(yīng)晶體管和一均流芯片，所述均流芯片設(shè)置有電流采樣輸入管腳，電流采樣輸出管腳，電源輸入管腳，接地管腳，均流總線電壓驅(qū)動放大器管腳，誤差放大器管腳，調(diào)節(jié)放大器管腳和均流總線管腳，電流采樣輸出管腳與電流采樣電阻連接，所述均流芯片的電流采樣輸入管腳與檢測信號輸入端連接，均流芯片的均流總線電壓驅(qū)動放大器管腳與一電阻(R16)和一電容(C13)連接，誤差放大器管腳與補(bǔ)償電容一端連接，補(bǔ)償電容的另一端與一補(bǔ)償電阻連接，調(diào)節(jié)放大器管腳與調(diào)節(jié)電阻連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流開關(guān)電源均流電路，其特征在于所述電阻(R16)和一電容(C13)是并聯(lián)關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流開關(guān)電源均流電路，其特征在于所述電流采樣輸出管腳還可通過一電阻(R15)與電流采樣電阻連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流開關(guān)電源均流電路，其特征在于所述均流芯片的電流采樣輸入管腳還可通過一電阻(R14)與檢測信號輸入端的負(fù)極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流開關(guān)電源均流電路，其特征在于所述補(bǔ)償電容和補(bǔ)償電阻串聯(lián)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電源均流控制領(lǐng)域，尤其涉及一種直流開關(guān)電源均流電路。一種直流開關(guān)電源均流電路，包括一檢測信號輸入端、復(fù)數(shù)電阻、復(fù)數(shù)電容、場效應(yīng)晶體管和一均流芯片，所述均流芯片設(shè)置有電流采樣輸入管腳，電流采樣輸出管腳，電源輸入管腳，接地管腳，均流總線電壓驅(qū)動放大器管腳，誤差放大器管腳，調(diào)節(jié)放大器管腳和均流總線管腳。本實(shí)用新型直流開關(guān)電源均流電路采用UCC39002均流芯片后，由于此芯片采用了低補(bǔ)償后封裝微調(diào)的電流感應(yīng)放大器和高增益的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，使得系統(tǒng)在滿載狀態(tài)下各模塊之間的均流誤差小于1％。
文檔編號H02J1/10GK2854891SQ20052006461
公開日2007年1月3日 申請日期2005年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月19日
發(fā)明者李永富 申請人:珠海泰坦科技股份有限公司