本發(fā)明涉及電源管理技術(shù)，具體是電源均流控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在需要大容量供電的情況下，如果采用單個電源供電，勢必要處理巨大的功率，這會給功率器件的選擇，以及開關(guān)頻率和功率密度的提高帶來困難，成本也十分昂貴。并且一旦電源發(fā)生故障，則導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰。而采用分布電源供電方式，利用多個中、小功率的電源并聯(lián)來組建積木式的大功率電源系統(tǒng)是近年發(fā)展的新熱點。通過改變并聯(lián)模塊的數(shù)量來滿足不同功率的負載，設(shè)計靈活，每個模塊承受較小的電應(yīng)力，開關(guān)頻率可達到兆赫茲級，從而能提高系統(tǒng)的密度。總而言之，大功率負載需求和分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展，使得開關(guān)電源并聯(lián)控制技術(shù)研究的重要性日益增加。較之傳統(tǒng)的單電源供電而言，并聯(lián)電源系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，例如：可實現(xiàn)大電流，高效率，能夠根據(jù)需要配置成冗余系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電源的可擴充性，能夠降低成本投入等。然而，在并聯(lián)系統(tǒng)中，由于工藝水平的限制和誤差的不可避免性，實際并聯(lián)的各個模塊它們的參數(shù)或多或少都會有差異，這種差異只可以盡量縮小，卻難以完全避免。此外，各個模塊的參數(shù)還會隨著時間和溫度等外界因素的變化而變化，而這種由外界因數(shù)而產(chǎn)生的各模塊參數(shù)的差別可能要比模塊本身固有的差別還要大的多。鑒于系統(tǒng)中參與并聯(lián)的各個模塊的特性無法完全一致，如果直接將電源模塊并聯(lián)的話，勢必很難保證各電源模塊均勻分擔負載電流，嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。如何保證并聯(lián)電源系統(tǒng)中的電源模塊均勻分擔負載電流，以提升穩(wěn)定性和可靠性，這成為目前人們普遍關(guān)注的問題，然而，現(xiàn)今沒有相應(yīng)的設(shè)備，也未見相關(guān)報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種電源均流控制系統(tǒng)，其應(yīng)用時能保證并聯(lián)電源系統(tǒng)中的電源模塊均勻分擔負載電流，進而能提升并聯(lián)電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：電源均流控制系統(tǒng)，包括主電源管理取樣模塊、從電源管理取樣模塊及從電源輸出電流調(diào)制模塊，所述主電源管理取樣模塊和從電源管理取樣模塊均包括電源管理電路、電流取樣電阻及低偏置電壓運算放大器；所述電源管理電路用于將輸入電源電壓轉(zhuǎn)換成設(shè)定電壓值輸出；所述電流取樣電阻串接于電源管理電路的輸出線路上；所述低偏置電壓運算放大器的同相輸入端和反相輸入端分別連接于電流取樣電阻兩端，用于獲取電流取樣電阻上的電壓信號并將獲取的電壓信號放大，然后傳輸至從電源輸出電流調(diào)制模塊；所述從電源輸出電流調(diào)制模塊用于接收主電源管理取樣模塊和從電源管理取樣模塊兩者經(jīng)低偏置電壓運算放大器放大的電壓信號，放大主從電路的誤差信號，并將放大后的誤差信號反饋至從電源管理取樣模塊的電源管理電路；所述從電源管理取樣模塊的電源管理電路還用于在從電源輸出電流調(diào)制模塊輸出電壓升高時控制從電路輸出電流降低，以及在從電源輸出電流調(diào)制模塊輸出電壓降低時控制從電路輸出電流升高。本發(fā)明主電源管理取樣模塊中電源管理電路、電流取樣電阻及低偏置電壓運算放大器構(gòu)成的電路為主電路，從電源管理取樣模塊中電源管理電路、電流取樣電阻及低偏置電壓運算放大器構(gòu)成的電路為從電路。進一步的，所述電源管理電路包括電源管理芯片、升壓電容、儲能電感、電阻分壓器及防噪電阻，所述電源管理芯片采用tps5450芯片，電源管理芯片的第七引腳外接電源，其第六引腳和第九引腳均接地；所述升壓電容兩端分別與電源管理芯片的第一引腳和第八引腳連接，電源管理電路的輸出線路連接在電源管理芯片的第八引腳上，儲能電感串接于電源管理芯片與電流取樣電阻之間；所述電阻分壓器包括串接的兩個電阻，電阻分壓器一端連接于電源管理電路的輸出線路上，其另一端接地；所述防噪電阻一端連接于電阻分壓器兩個電阻之間的線路上，其另一端與電源管理芯片的第四引腳連接；所述從電源輸出電流調(diào)制模塊的輸出端連接于電阻分壓器兩個電阻之間的線路上。本發(fā)明的電源管理芯片采用tps5450芯片，其為ti公司的dc/dc芯片。采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓，將一種直流電壓變換為另一種直流電壓，稱為開關(guān)型dc/dc變換器。開關(guān)型dc/dc變換器的工作原理為：一個周期ts內(nèi)，電子開關(guān)接通時間ton所占整個周期ts的比例，稱為接通占空比d，d＝ton/ts，斷開時間toff所占ts比例，稱為斷開占空比d’，d’＝toff/ts。接通占空比越大，負載上的電壓越高。1/ts＝fs稱為開關(guān)頻率，fs越高，負載上的電壓也越高。dc/dc變換器中的開關(guān)在某一頻率下工作，保持開關(guān)頻率恒定而改變接通時間的長短(即脈沖的寬度)，使負載變化時，負載上的電壓變化不大的方法，稱為脈沖寬度調(diào)制法(pulsewidthmodulation)。脈沖寬度調(diào)制方式控制電子開關(guān)的開關(guān)變換器，稱為pwm開關(guān)變換器。保持脈沖寬度恒定，通過改變開關(guān)工作頻率來改變占空比而調(diào)整負載上的電壓的方法，稱為脈沖頻率調(diào)制法(pulsefrequencymodulation)，脈沖頻率調(diào)制方式控制電子開關(guān)的開關(guān)變換器，稱為pfm開關(guān)變換器。本發(fā)明采用dc/dc芯片設(shè)計了兩路buck型均流電源，其中，buck變換器是一種輸出電壓平均值vo小于或等于輸入電壓vi的單開關(guān)管非隔離型直流變換器，該變換器主要由全控型開關(guān)管、電感元件、電容器和續(xù)流二極管構(gòu)成，電感元件與電容器構(gòu)成lc濾波電路，電感元件是儲能濾波電感，它的作用是在控制開關(guān)接通期間ton限制大電流通過，防止輸入電壓直接加到負載上對負載進行電壓沖擊。續(xù)流二極管的作用是在控制開關(guān)關(guān)斷期間toff，給儲能濾波電感釋放能量提供電流通路。當開關(guān)管導(dǎo)通時，輸入電壓施加在電感上，電能儲存在電感和電容中，同時也反饋給負載。當開關(guān)管截止時，儲存在電感、電容中的能量釋放，繼續(xù)向負載供電，二極管構(gòu)成電流回路。當開關(guān)管導(dǎo)通時，電源電壓等于電感電壓與輸出電壓之和，電感電流在時間ton內(nèi)線性上升；當開關(guān)管截止時，電感電壓等于負的輸出電壓，電感電流在時間toff內(nèi)線性下降。在一個周期ts內(nèi)，電感電流呈鋸齒狀，當鋸齒的谷點剛好與橫軸時間座標相交時，為電流連續(xù)與不連續(xù)的臨界點，電感電流的平均值就是輸出電流的平均值。改變驅(qū)動信號的占空比即改變開關(guān)管的導(dǎo)通時間，即可得電路的輸出電壓。進一步的，所述電源管理芯片的第七引腳與其外接的電源之間的線路上、以及電源管理電路的輸出線路上均設(shè)有濾波電路。進一步的，所述低偏置電壓運算放大器采用opa197芯片，其反相輸入端與輸出端之間設(shè)有反饋電阻，且其同相輸入端與電流取樣電阻連接的線路上串接有一個電阻。本發(fā)明通過設(shè)置反饋電阻，能減小噪聲對反饋信號的影響。進一步的，所述從電源輸出電流調(diào)制模塊包括運算放大器，其同相輸入端與從電源管理取樣模塊的低偏置電壓運算放大器輸出端連接，反同相輸入端與主電源管理取樣模塊的低偏置電壓運算放大器輸出端連接，輸出端與從電源管理取樣模塊的電源管理電路連接。進一步的，所述從電源輸出電流調(diào)制模塊還包括可調(diào)電阻，從電源輸出電流調(diào)制模塊的運算放大器采用op37芯片，可調(diào)電阻兩固定端分別與運算放大器的第一引腳和第八引腳連接，其可調(diào)端與運算放大器的第五引腳連接。本發(fā)明通過可調(diào)電阻，平衡從電源輸出電流調(diào)制模塊的運算放大器兩個輸入端之間因為輸入失調(diào)電壓而引起的微小差異。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單，使用元器件少，便于實現(xiàn)，成本低，本發(fā)明采用兩路電源并分別配備電源管理電路，能減少不確定因素，保證穩(wěn)定性和可靠性；又因本發(fā)明采用主從均流的方法，精度高，能進一步提升本發(fā)明的可靠性。如此，本發(fā)明應(yīng)用時能保證并聯(lián)電源系統(tǒng)中的電源模塊均勻分擔負載電流，進而能提升并聯(lián)電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：圖1為本發(fā)明一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。實施例：如圖1所示，電源均流控制系統(tǒng)，包括主電源管理取樣模塊、從電源管理取樣模塊及從電源輸出電流調(diào)制模塊，其中，主電源管理取樣模塊和從電源管理取樣模塊均包括電源管理電路、電流取樣電阻及低偏置電壓運算放大器。電源管理電路用于將輸入電源電壓轉(zhuǎn)換成設(shè)定電壓值輸出；電流取樣電阻串接于電源管理電路的輸出線路上；低偏置電壓運算放大器的同相輸入端和反相輸入端分別連接于電流取樣電阻兩端，用于獲取電流取樣電阻上的電壓信號并將獲取的電壓信號放大，然后傳輸至從電源輸出電流調(diào)制模塊；從電源輸出電流調(diào)制模塊用于接收主電源管理取樣模塊和從電源管理取樣模塊兩者經(jīng)低偏置電壓運算放大器放大的電壓信號，放大主從電路的誤差信號，并將放大后的誤差信號反饋至從電源管理取樣模塊的電源管理電路；從電源管理取樣模塊的電源管理電路還用于在從電源輸出電流調(diào)制模塊輸出電壓升高時控制從電路輸出電流降低，以及在從電源輸出電流調(diào)制模塊輸出電壓降低時控制從電路輸出電流升高。本實施例中主電源管理取樣模塊的電流取樣電阻為電阻r9，主電源管理取樣模塊的低偏置電壓運算放大器為運算放大器u6；從電源管理取樣模塊的電流取樣電阻為電阻r10，從電源管理取樣模塊的低偏置電壓運算放大器為運算放大器u7。本實施例的電源管理電路包括電源管理芯片、升壓電容、儲能電感、電阻分壓器、續(xù)流二極管及防噪電阻，其中，電源管理芯片采用采用ti公司的buck型dc/dc芯片tps5450，其最大輸出電流5a，內(nèi)部集成驅(qū)動電路和1.221v基準源，固定工作頻率500khz。為了防止大電流過大將tps5450的輸出腳燒壞，本實施例中電源管理芯片的輸出腳采用較粗的銅導(dǎo)線單獨引出，同時為了使芯片發(fā)熱良好，將電源管理芯片腹部的焊盤與電源地接起來。電源管理芯片的第七引腳外接電源，其第六引腳和第九引腳均接地。升壓電容兩端分別與電源管理芯片的第一引腳和第八引腳連接，電源管理電路的輸出線路連接在電源管理芯片的第八引腳上，儲能電感串接于電源管理芯片與電流取樣電阻之間。電阻分壓器包括串接的兩個電阻，電阻分壓器一端連接于電源管理電路的輸出線路上，其另一端接地。電阻分壓器與電源管理電路的輸出線路的節(jié)點位于電流取樣電阻相對連接儲能電感端的另一端連接的線路上。續(xù)流二極管正極接地，其負極與電源管理芯片的第八引腳連接。防噪電阻一端連接于電阻分壓器兩個電阻之間的線路上，其另一端與電源管理芯片的第四引腳連接。從電源輸出電流調(diào)制模塊的輸出端連接于電阻分壓器兩個電阻之間的線路上。本實施例主電源管理取樣模塊中各元器件在附圖1中的對應(yīng)關(guān)系為：電源管理芯片為電源管理芯片u1，升壓電容為電容c1，儲能電感為電感l(wèi)1，電阻分壓器的兩個電阻分別為電阻r1和電阻r3，續(xù)流二極管為二極管d1，防噪電阻為電阻r12。本實施例從電源管理取樣模塊中各元器件在附圖1中的對應(yīng)關(guān)系為：電源管理芯片為電源管理芯片u2，升壓電容為電容c2，儲能電感為電感l(wèi)2，電阻分壓器的兩個電阻分別為電阻r2和電阻r4，續(xù)流二極管為二極管d2，防噪電阻為電阻r13。本實施例的電源管理芯片的第七引腳與其外接的電源之間的線路上、以及電源管理電路的輸出線路上均設(shè)有濾波電路。其中，主電源管理取樣模塊中電源管理芯片u1的第七引腳與其外接的電源之間的線路上的濾波電路由電解電容ec3、電解電容ec4及電容c5并聯(lián)構(gòu)成，該并聯(lián)電路一端連接于電源管理芯片u1的第七引腳與電源之間的線路上，其另一端接地。主電源管理取樣模塊中電源管理電路的輸出線路上的濾波電路由電解電容ec1和電容c3并聯(lián)構(gòu)成，該并聯(lián)電路一端連接于電阻分壓器在電源管理電路的輸出線路上的連接節(jié)點與電阻r9之間的線路上。從電源管理取樣模塊中電源管理芯片u2的第七引腳與其外接的電源之間的線路上的濾波電路由電解電容ec5、電解電容ec6及電容c6并聯(lián)構(gòu)成，該并聯(lián)電路一端連接于電源管理芯片u2的第七引腳與電源之間的線路上，其另一端接地。從電源管理取樣模塊中電源管理電路的輸出線路上的濾波電路由電解電容ec2和電容c4并聯(lián)構(gòu)成，該并聯(lián)電路一端連接于電阻分壓器在電源管理電路的輸出線路上的連接節(jié)點與電阻r10之間的線路上。本實施例的低偏置電壓運算放大器采用opa197芯片，低偏置電壓運算放大器采用28v電源供電，其反相輸入端與輸出端之間設(shè)有反饋電阻，且其同相輸入端與電流取樣電阻連接的線路上串接有一個電阻。運算放大器u6反相輸入端與輸出端之間的反饋電阻為電阻r15，其同相輸入端與電流取樣電阻r9連接的線路上串接的電阻為電阻r16，運算放大器u6反相輸入端連接有下拉電阻r14。運算放大器u7反相輸入端與輸出端之間的反饋電阻為電阻r17，其同相輸入端與電流取樣電阻r10連接的線路上串接的電阻為電阻r18，運算放大器u7反相輸入端連接有下拉電阻r19。本實施例的從電源輸出電流調(diào)制模塊包括運算放大器u5和可調(diào)電阻rs1，運算放大器u5采用op37芯片，運算放大器u5采用5v電源供電，其同相輸入端與從電源管理取樣模塊的低偏置電壓運算放大器u7輸出端連接，反同相輸入端與主電源管理取樣模塊的低偏置電壓運算放大器u6輸出端連接，輸出端串接電阻r25后與從電源管理取樣模塊的電源管理電路連接?？烧{(diào)電阻rs1兩固定端分別與運算放大器u5的第一引腳和第八引腳連接，其可調(diào)端與運算放大器u5的第五引腳連接。本實施例中電源管理芯片u1和u2均外接28v電源，電源管理芯片u1和u2輸出電壓為12v，并在11.5v～12.5v可調(diào)，電流取樣電阻r9、r10均采用阻值為0.05歐的低溫漂金屬膜電阻。本實施例應(yīng)用時，兩路取樣信號分別送入運算放大器u5的正負輸入端進行進一步的誤差放大。運算放大器u5的輸出端反饋到從電路的電壓反饋端，由于運算放大器u5的低失調(diào)電壓，所以理論上可以將兩路的電流控制在5ma以內(nèi)。當并聯(lián)時，如果某時刻從電路電流增加，運算放大器u5的電壓正端與負端的電壓差增大，運算放大器u5的輸出端電壓升高，此信號可以起到調(diào)制從電路占空比，使其減小以達到減小從電路輸出電流。反之，當從電路電流減小時，運算放大器u5輸出電壓減小，調(diào)制從電流增加。本實施例在焊接電路時，反饋信號所對應(yīng)的地與大電流地要一點接地，否則電源負載調(diào)整率將不理想；且為了減小干擾對反饋信號的影響，反饋線要用屏蔽線。為了提高系統(tǒng)效率，電路中使用的電容都是等效電阻小的，在tps5450(開關(guān)頻率500khz)附近的電容要是高頻特性好的。為了減小導(dǎo)線的功耗，焊接電路時焊錫要走得比較粗。繞儲能電感時，要用儲能比較多，不開氣隙的磁芯。儲能電感設(shè)計要求輕載時電源工作在電流連續(xù)方式。因為若輕載時工作在電流斷續(xù)方式，則輸出電壓會升高，會影響電源的負載調(diào)整率。(1)設(shè)imin為臨界電流，iv為電感的谷點電流，要使電流在整個周期都不為零，則需iv＞0，所以：則(2)因imin＝0.1a，(vo)max＝12.5v，f＝500khz，toff＝(1-vo/vin)/f；算出l＞37uh，本實施例中取l＝100uh。本實施例應(yīng)用時，電源紋波測試結(jié)果如表1所示：表1電源紋波測試表測試點214ma678ma1034ma1621ma2011ma豐路2mv2mv3mv4mv4mv從路3mv3mv3mv4mv4mv并聯(lián)均流3mv3mv4mv4mv5mv均流偏差測試結(jié)果如表2所示：表2均流偏差測試表測試點(a)主路電流i1(ma)從路電流i2(ma)均流偏差δ0.11011010％0.22132140.46％0.33173180.26％0.44064080.49％0.55235250.38％0.66106130.48％0.77187190.14％0.88048060.25％0.99019020.11％1.0100710070％1.1110211030.091％1.2119912000.083％1.3131113120.076％1.4141914190％由表2可知，本實施例應(yīng)用時，均流誤差在1％以內(nèi)。如果不加均流控制，由于兩路的器件的和印制板阻抗差異可能導(dǎo)致只有一路有電流輸出或者兩路輸出的電流差異很大，這樣會導(dǎo)致一路電源超負荷工作。電源效率測試結(jié)果如表3所示：表3電源效率測試表由表3可知，本實施例應(yīng)用時電源總效率可達91％以上。以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12