專利名稱：一種多路輸出開關(guān)電源的寬范圍能量回饋電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及開關(guān)電源老化能量回饋領(lǐng)域，尤其涉及一種多路輸出開關(guān) 電源的寬范圍能量回饋電路。
背景技術(shù)：
隨著能源的短缺和環(huán)境的日益惡化，我們對(duì)綠色能源和綠色制造的需求越 來越強(qiáng)烈。而老化過程中的能量回饋則是綠色制造的重要組成部分。眾所周知，開關(guān)電源的老化，如果用純阻性老化，那將是能量的巨大浪費(fèi)， 也是制造成本居高不下的重要因素。尤其是對(duì)于大批量、大功率電源的制造上， 這種浪費(fèi)尤其明顯。目前的大部分老化還是采用純阻性老化，而對(duì)于老化的能 量回饋問題，已經(jīng)有一些解決方案，但都無一例外的存在各種各樣的問題和局 限性?，F(xiàn)有的開關(guān)電源老化能量回饋的方法有以下幾種一、 通信電源的老化能量回饋如圖l所示，對(duì)于通信電源的老化能量回饋，其方法比較簡(jiǎn)單，也很容易 實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橥ㄐ烹娫词菃温份敵?48V)，且功率一般都比較大(幾千瓦)。更 重要的是通信電源都自帶并聯(lián)系統(tǒng)，所以很容易實(shí)現(xiàn)整機(jī)并聯(lián)后再逆變回饋。這種能量回饋方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，方便，回饋效率高。目前主流的通信電 源廠商一部分已經(jīng)采用了這種能量回饋方式。但這種能量回饋的缺點(diǎn)是需要每 個(gè)模塊自帶并聯(lián)功能，并且只對(duì)單一輸出的大功率電源有效。如果對(duì)于多路輸 出，模塊本身又沒有并聯(lián)功能的回饋，這種方式就失去了作用。二、 單對(duì)單的能量回饋如圖2所示，這種能量回饋的方式應(yīng)用對(duì)象是單一輸出，其功率不大(300瓦左右)。其回饋的基本思路是對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行DC-DC變換，再統(tǒng)一逆變回 饋電網(wǎng)。這種能量回饋的方式思路簡(jiǎn)單，目前已經(jīng)在服務(wù)器的電源老化過程中試用。但是實(shí)現(xiàn)起來卻是非常復(fù)雜，由于每個(gè)模塊都需要相應(yīng)的DC/DC對(duì)應(yīng)， 所以從老化拒到逆變模組間就需要大量復(fù)雜的連接線，不僅實(shí)現(xiàn)起來不方便，成本也比較昂貴。而且此種回饋方式只對(duì)應(yīng)于單路輸出，對(duì)于多路輸出，例如 等離子電視電源其輸出多達(dá)十幾路，其連接會(huì)變的極其復(fù)雜而無法實(shí)現(xiàn)，成本 也會(huì)劇增。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種適合多路輸出開關(guān)電源的寬范 圍能量回饋電路。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種多路輸出開關(guān)電源能量回饋電路，包括多路電源輸出端、均流變壓電 路、回饋電子負(fù)載；所述多路電源輸出端分別通過所述均流變壓電路并聯(lián)到相 應(yīng)直流母線上，再經(jīng)過相應(yīng)的回饋電子負(fù)載回饋電網(wǎng)。其中，將所述多路電源輸出端中的一路或幾路電源輸出端先通過均流變壓 電路并聯(lián)到中間直流母線上，再通過第二級(jí)的均流變壓電路與所述多路電源輸 出端中的其它電源輸出端 一起并聯(lián)到最終直流母線上，后經(jīng)過一路回饋電子負(fù) 載回饋電網(wǎng)。其中，所述均流變壓電路包括第一分壓電阻(R1 )、第二分壓電阻(R2)、 電感(L1)、 M0S管(Q1)、單片機(jī)(U1)、電流采樣電阻(Rs)、運(yùn)放(U2)、 二極管(Dl);所述第一分壓電阻(Rl)與第二分壓電阻(R2)串聯(lián)后并聯(lián)在 電源輸出端，所述第一分壓電阻(Rl)與第二分壓電阻(R2)的中點(diǎn)與單片 機(jī)(Ul)的第一 A/D采樣管腳相連；所述電感(Ll)的一端與電源輸出端的 正向相連，另一端與所述MOS管(Ql)的漏極相連，所述MOS管(Ql)的 柵極與單片機(jī)(Ul)的PWM信號(hào)端相連，所述運(yùn)放(U2)的輸出端與單片 機(jī)(Ul)的第二 A/D采樣管腳相連，其輸入端與電流采樣電阻(Rs)的一端相連后再聯(lián)接在MOS管(Ql)的源極，所述電流采樣電阻(Rs)的另一端與 電源輸出端的反向相連；所述二極管Dl的陽極與MOS管(Ql)的漏極相連， 其陰極與直流母線的正才及相連。其中，所述均流變壓電路還包括第三分壓電阻(R3)、第四分壓電阻(R4); 所述第三分壓電阻(R3)與第四分壓電阻(R4)串聯(lián)后并聯(lián)在直流母線上， 所述第三分壓電阻(R3)與第四分壓電阻(R4)的中點(diǎn)與單片機(jī)(Ul)的第 三A/D采樣管腳相連。本實(shí)用新型采用boost升壓(也可以是buck降壓或buck/boost升降壓等回 路形式)均流變壓回^各(Constant Current Variable Voltage.以下筒稱C.C.V.V )，通過數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行獨(dú)立均流控制，將開關(guān)電源的多路不同輸出電壓變換為 一路或少數(shù)幾路電壓，然后并聯(lián)至相應(yīng)的直流母線上，再通過通用的DC/AC 回饋型電子負(fù)載回饋電網(wǎng)。該實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，成本低廉，應(yīng)用范圍廣，而且回 饋效率高。同時(shí)其實(shí)現(xiàn)電路設(shè)定準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。


圖1為現(xiàn)有的通信電源老化能量回々赍原理圖； 圖2為現(xiàn)有的單對(duì)單的能量回饋原理圖； 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1電路原理圖； 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2電路原理圖； 圖5為本實(shí)用新型中均流變壓電路控制原理圖； 圖6為本實(shí)用新型均流變壓電路的實(shí)現(xiàn)電路。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型方法的核心思想是采用boost升壓(也可以是buck降壓或 buck/boost升降壓等回路形式)均流變壓回路(Constant Current Variable Voltage. 以下簡(jiǎn)稱C.C.V.V )，通過數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行獨(dú)立均流控制，將開關(guān)電源的多路不同輸出電壓變換為一路或少數(shù)幾路電壓，然后并聯(lián)至相應(yīng)的直流母線上，再通過通用的DC/AC回饋型電子負(fù)載回饋電網(wǎng)。此種方法有效的回避了能量回饋的逆變器輸入范圍窄的問題，所以能夠適用于各種多路輸出的開關(guān)電源。同時(shí)還可以減少直流母線種類和DC/AC回饋 型電子負(fù)載的種類，起到降低系統(tǒng)總成本和提高可靠性的作用。另外，我們還 通過改變直流母線的電壓等級(jí)進(jìn)一步拓寬能量回饋的輸入電壓的范圍。為便于對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型 進(jìn)行詳細(xì)描述。請(qǐng)參閱圖3所示實(shí)施例為平板電視電源的等離子電視(PDP)電源，等離 子電視(PDP)電源是典型的多路輸出電源，其輸出路數(shù)一般在6到12路不 等。我們以6路輸出為例說明。假設(shè)電源共有210V, 60V, 24V， 12V, 15V 和5V六個(gè)不同電壓等級(jí)的輸出(Voutl ~ Vout6 )。由于每路豐命出電壓都不一 樣，所以不能直接并聯(lián)。通過本實(shí)用新型提供的均流變壓電路(C.C.V.V)后， 210V和60V可并聯(lián)至220V直流母線，24V, 15V, 12V, 5V可并聯(lián)至24V 直流母線。然后再經(jīng)過回饋電子負(fù)載回饋電網(wǎng)。多個(gè)被老化電源的輸出均可采 用這種方式并聯(lián)至直流母線進(jìn)行均流老化。當(dāng)然，有時(shí)候?yàn)榱藴p少DC/AC回饋電子負(fù)載的輸入電流，我們會(huì)刻意提 高母線的電壓。如圖3所示，我們可以把24V母線提高至28V母線或者48V 母線，這樣就可以大大減少DC/AC回饋電子負(fù)栽的輸入電流。而且，有時(shí)候我們?yōu)榱斯?jié)約DC/AC回饋電子負(fù)載的個(gè)數(shù)，我們會(huì)采用中 間母線的方式，如圖4所示。我們還以上述等離子電視(PDP)電源為例，我 們可以先把5V, 12V， 15V, 24V先通過均流變壓電路(C.C.V.V)并聯(lián)到中 間母線48V母線上，然后再通過第二級(jí)的均流變壓電路(C.C.V.V)并聯(lián)到最 終母線220V母線上，這樣所有輸出只共用一根母線，也就只需要一路220V 的DC/AC回饋電子負(fù)載即可，這樣不僅連接簡(jiǎn)單，而且成本大大降低。上述均流變壓電路(C.C.V.V)的控制原理如圖5所示，其中Vdc為電壓采 樣，Idc為電流采樣，Iref為電流給定。電源的輸出電壓和電流信號(hào)進(jìn)入單片 機(jī)后，通過內(nèi)部電流數(shù)字PI調(diào)節(jié)器和PWM控制方式控制boost回路開關(guān)管的 導(dǎo)通占空比，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)恒流控制。具體的均流變壓電路(C.C.V.V)的實(shí)現(xiàn)電路如圖6所示。所述均流變壓電路 包括第一分壓電阻(R1)、第二分壓電阻(R2)、電感(L1)、 M0S管(Q1)、 單片機(jī)(U1)、電流采樣電阻(Rs)、運(yùn)放(U2)、第三分壓電阻(R3)、第四 分壓電阻(R4)、 二極管(Dl );所述第一分壓電阻(R1 )與第二分壓電阻(R2) 串聯(lián)后并聯(lián)在電源輸出端，所述第一分壓電阻(Rl)與第二分壓電阻(R2) 的中點(diǎn)與單片機(jī)(Ul)的第一A/D采樣管腳相連；所述電感(Ll)的一端與 電源輸出端的正向相連，另一端與所述M0S管(Q1)的漏極相連，所述MOS 管(Ql)的柵極與單片機(jī)(Ul )的PWM信號(hào)端相連，所述運(yùn)放(U2)的輸 出端與單片機(jī)(ui )的第二 A/D采樣管腳相連，其輸入端與電流采樣電阻(Rs ) 的一端相連后再聯(lián)接在MOS管(Ql)的源極，所述電流采樣電阻(Rs)的另 一端與電源輸出端的反向相連；所述二極管D1的陽極與MOS管(Ql)的漏 極相連，其陰極與直流母線的正極相連；所述第三分壓電阻(R3)與第四分 壓電阻(R4)串聯(lián)后并聯(lián)在直流母線上，所述第三分壓電阻(R3)與第四分 壓電阻(R4)的中點(diǎn)與單片機(jī)(Ul)的第三A/D采樣管腳相連。圖6中，電源的輸出電壓通過分壓電阻Rl, R2分壓后送入單片機(jī)U1的 A/D采樣管腳。Rs為電流采樣電阻，其電流采樣信號(hào)通過運(yùn)放U2進(jìn)行比例放 大和濾波后送入單片機(jī)Ul的A/D采用管腳。單片機(jī)通過數(shù)字PI控制計(jì)算后 生成控制Q1的PWM信號(hào)，最后達(dá)到控制輸入電流的功能。單片機(jī)還可通過 分壓電阻R3， R4對(duì)直流母線電壓進(jìn)行監(jiān)視，如杲母線電壓出現(xiàn)異常將進(jìn)行報(bào) 警并停止工作。以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種適合多路輸出開關(guān)電源的寬范圍能量回 饋電路進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方 式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的核心思想； 同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用 新型的限制。
權(quán)利要求1、一種多路輸出開關(guān)電源能量回饋電路，其特征在于，包括多路電源輸出端、均流變壓電路、回饋電子負(fù)載；所述多路電源輸出端分別通過所述均流變壓電路并聯(lián)到相應(yīng)直流母線上，再經(jīng)過相應(yīng)的回饋電子負(fù)載回饋電網(wǎng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路輸出開關(guān)電源能量回饋電路，其特征在于， 將所述多路電源輸出端中的 一路或幾路電源輸出端先通過均流變壓電路并聯(lián) 到中間直流母線上，再通過第二級(jí)的均流變壓電路與所述多路電源輸出端中的 其它電源輸出端一起并聯(lián)到最終直流母線上，后經(jīng)過一路回饋電子負(fù)載回饋電 網(wǎng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多路輸出開關(guān)電源能量回饋電路，其特征 在于，所述均流變壓電路包括第一分壓電阻(R1)、第二分壓電阻(R2)、 電感(L1)、 M0S管(Q1)、單片機(jī)(U1)、電流采樣電阻(Rs)、運(yùn)放(U2)、 二極管D1;所述第一分壓電阻(Rl)與第二分壓電阻(R2)串聯(lián)后并聯(lián)在電 源輸出端，所述第一分壓電阻(Rl)與第二分壓電阻(R2)的中點(diǎn)與單片機(jī)(Ul)的第一 A/D采樣管腳相連；所述電感(Ll)的一端與電源輸出端的正 向相連，另一端與所述MOS管(Ql)的漏極相連，所述MOS管(Ql)的柵 極與單片機(jī)(ui)的PWM信號(hào)端相連，所述運(yùn)放(U2)的輸出端與單片機(jī)(Ul)的第二 A/D采樣管腳相連，其輸入端與電流采樣電阻(Rs)的一端相 連后再聯(lián)接在MOS管(Ql )的源極，所述電流采樣電阻(Rs)的另一端與電 源輸出端的反向相連；所述二極管D1的陽極與MOS管(Ql)的漏極相連， 其陰極與直流母線的正才及相連。
4、 根據(jù)杈利要求3所述的多路輸出開關(guān)電源能量回饋電路，其特征在于， 所述均流變壓電路還包括第三分壓電阻(R3)、第四分壓電阻(R4);所述第 三分壓電阻(R3)與第四分壓電阻(R4)串聯(lián)后并聯(lián)在直流母線上，所述第 三分壓電阻(R3)與第四分壓電阻(R4)的中點(diǎn)與單片機(jī)(Ul)的第三A/D 采樣管腳相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多路輸出開關(guān)電源的寬范圍能量回饋電路，該電路包括多路電源輸出端、均流變壓電路、回饋電子負(fù)載；所述多路電源輸出端分別通過所述均流變壓電路并聯(lián)到相應(yīng)直流母線上，再經(jīng)過相應(yīng)的回饋電子負(fù)載回饋電網(wǎng)。該方法采用boost升壓均流變壓回路，通過數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行獨(dú)立均流控制，將開關(guān)電源的多路不同輸出電壓變換為一路或少數(shù)幾路電壓，然后并聯(lián)至相應(yīng)的直流母線上，再通過通用的DC/AC回饋型電子負(fù)載回饋電網(wǎng)。該實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，成本低廉，而且回饋效率高。同時(shí)其實(shí)現(xiàn)電路設(shè)定準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H02J3/38GK201113457SQ20072017169
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者吳壬華, 英 李, 王仕城 申請(qǐng)人:北京索英電氣技術(shù)有限公司;深圳市欣銳特科技有限公司