一種具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統的製作方法
2023-07-02 02:07:16
一種具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統，包括多個功率開關放大電路，每個功率開關放大電路包括驅動信號源接口模塊、信號佔空比調整電路、開關放大器驅動器、開關放大器、高頻電流互感器電流檢測反饋電路，信號佔空比調整電路包括信號相位延遲電路和邏輯門選擇電路，進入信號佔空比調整電路的信號分為兩路，一路信號直接輸出給邏輯門選擇電路，另一路進入信號相位延時電路，經信號相位延時電路延遲後進入邏輯門選擇電路對兩路信號處理後輸出。邏輯門選擇電路包括並聯的第一與門電路和第一或門電路，第一與門電路和第一或門電路的輸出連接二選一開關，二選一開關的觸發信號端與高頻電流互感器電流檢測反饋電路的輸出端連接，輸出段與開關放大器驅動器連接。
【專利說明】一種具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力電子控制領域的一種具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統，屬於自動控制電路，具體用於並聯型功率開關變換器輸出電流均流控制，使得並聯的每一個開關放大電路能平均地輸出應該輸出的電流。
【背景技術】
[0002]目前，由於半導體功率器件、磁芯材料等性能的限制，單個開關放大電路的最大輸出功率同樣受到限制。例如，通信領域的大功率無線信號發射機，往往需要上百千瓦以上功率開關變換器作為發射機的信號功率放大器，通過若干個功率較小的單個開關放大電路並聯來實現大功率功率開關變換器是一種解決方法。這樣，每個開關放大電路以較小的功率運行，降低了單個開關放大電路的電應力。
[0003]但是，並聯運行的各個功率開關放大器的電路特性不一定完全相同，從而使得輸出特性好，電壓調整率小、帶載能力強的開關放大器承載更多的電流，而輸出特性較差、電壓調整率小、帶載能力弱的開關放大器運行於輕載狀態，其結果加大了分擔了電流多的開關放大器的電應力，從而降低了可靠性。
[0004]為了能夠使並聯的每一個開關放大器能夠平均地輸出額定的能量，需要採用並聯均流技術措施，保證並聯型開關放大器中每個開關放大器的電路應力和熱應力的均勻分布，防止一臺或者多臺開關放大電路運行在電流極限狀態。以實現並聯後的開關放大器能在安全的負載範圍內運行，不出現過電流、過負載的現象。
[0005]常用的並聯均流技術有:1、輸出阻抗法；2、主從控制法；3、平均電流自動均流；4、最大電流法自動均流；5、熱應力自動均流技術；雖然以上技術的運用十分廣泛，但是，這些技術一般基於專用的均流控制的IC和其它分立器件實現均流控制功能，也有使用基於微型控制器(MCU)和數位訊號處理晶片(DSP)編寫軟體方式來實現均流控制功能，但是，以上措施在工程試驗、調試、生產時具有一定的局限性。
[0006]因此，在並聯型開關放大器現場調試、生產、運行過程中，尋求一種簡便的開關放大器的輸出電流調整控制電路具有現實意義！
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的在於提供一種具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統，該系統的單元開關放大器電流調整控制電路可以應用於開關放大器系統的輸出電流控制，使得並聯型開關放大器系統的輸出負載均流控制能夠很便利地實現。
[0008]本實用新型的技術方案:本實用新型的具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統包括多個功率開關放大電路，每個功率開關放大電路包括驅動信號源接口模塊、信號佔空比調整電路、開關放大器驅動器、開關放大器、高頻電流互感器電流檢測反饋電路，其特徵在於:信號佔空比調整電路包括信號相位延遲電路和邏輯門選擇電路，進入信號佔空比調整電路的信號分為兩路，其中一路信號直接輸出給邏輯門選擇電路，另外一路進入信號相位延時電路，經信號相位延時電路延遲後進入邏輯門選擇電路，邏輯門選擇電路對兩路信號處理後輸出。
[0009]所述的邏輯門選擇電路包括並聯的第一與門電路和第一或門電路，第一與門電路和第一或門電路的輸出連接二選一開關，二選一開關的觸發信號端與高頻電流互感器電流檢測反饋電路的輸出端連接，輸出段與開關放大器驅動器連接。
[0010]所述的信號延遲電路基於移位寄存器工作模式，採用多位移位寄存器串聯，將輸入信號實現延時輸出。
[0011]所述的高頻電流互感器電流檢測反饋電路包括串聯在開關放大器的輸出端和負載之間的高頻電流互感器，高頻電流互感器的輸出端經採樣電阻RM，將電流信號轉換為電壓信號，直接接到電壓比較器的十輸入端，另外，+5V的直流電壓連接到電阻Rp的一端，電阻Rp和電阻Rl串聯，電阻Rl的另外一端接地，電阻Rp與電阻Rl之間的連線點E與電壓比較器的一輸入端連接，電壓比較器的輸出作為觸發信號連接到信號佔空比調整電路。
[0012]所述的二選一開關由第二與門電路、第三與門電路並聯組成，第二與門電路、第三與門電路的第一輸入端分別連接第一與門電路和第一或門電路的輸出端；觸發信號通過反相器連接到第二與門電路、第三與門電路的第二輸入端；第二與門電路、第三與門電路的輸出連接第二或門電路，第二或門電路的輸出連接開關放大器驅動器的輸入端。
[0013]本實用新型電路的優點在於:本實用新型的電路是現有存在的並聯型功率開關變換器均流輸出控制的有益補充。
[0014]本實用新型的特徵在於使用由多個單元開關放大電路輸出負載電流控制電路，實現並聯類開關放大電路輸出負載電流均流控制。
[0015]多個單元開關放大電路電流可調整控制電路並行接入並聯型開關變換器系統，調試時，有選擇地調整單個開關放大器的信號佔空比調整模塊的佔空比調整幅度，使得每個單元開關放大電路平均輸出電流，從而平均分擔並聯型功率開關電路在運行時產生的電應力，增強了並聯型開關放大電路系統運行可靠性。
[0016]信號佔空比調整電路是使用邏輯電路相互連接組成，利用數字邏輯器件，很方便地實現數字邏輯控制功能，給信號佔空比調整電路的電路調整與調試帶來了極大的便利。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是單元開關放大器電流可調控制電路的結構示意圖。
[0018]圖2是多路單元開關放大器電流可調控制電路的結構示意圖。
[0019]圖3是信號佔空比調整模塊結構示意圖。
[0020]圖4是彳目號延遲電路不意圖。
[0021]圖5是二選一開關電路圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1、圖2:本實用新型提供的一種具有並聯均流控制功能的功率開關放大電路系統，包括多個功率開關放大電路，每個功率開關放大電路包括驅動信號源接口模塊、信號佔空比調整電路、開關放大器驅動器、開關放大器、高頻電流互感器電流檢測反饋電路。高頻電流互感器電流檢測反饋電路包括串聯在開關放大器的輸出端和負載之間的高頻電流互感器，高頻電流互感器的輸出端經採樣電阻RM，將電流信號轉換為電壓信號，直接接到電壓比較器的「 + 」輸入端，另外，+5V的直流電壓連接到電阻Rp的一端，電阻Rp和電阻Rl串聯，電阻Rl的另外一端接地，電阻Rp與電阻Rl之間的連線點E與電壓比較器的「一」輸入端連接，電壓比較器的輸出作為觸發信號連接到信號佔空比調整電路。
[0023]圖3是信號佔空比調整模塊結構示意圖:信號佔空比調整電路包括信號相位延遲電路和邏輯門選擇電路，進入信號佔空比調整電路的信號分為兩路，其中一路信號直接輸出給邏輯門選擇電路，另外一路進入信號相位延時電路，經信號相位延時電路延遲後進入邏輯門選擇電路，邏輯門選擇電路對兩路信號處理後輸出。
[0024]所述的邏輯門選擇電路包括並聯的第一與門電路2和第一或門電路1，第一與門電路2和第一或門電路I的輸出連接二選一開關3, 二選一開關3的觸發信號端與高頻電流互感器電流檢測反饋電路的輸出端連接，輸出端與開關放大器驅動器連接。
[0025]圖4是信號延遲電路示意圖:所述的信號延遲電路基於移位寄存器工作模式，採用多位移位寄存器串聯，將輸入信號實現延時輸出。信號相位延遲模塊，此模塊的輸入端是Ql的Vin端，Ql、Q2....Qn的elk端接入時鐘信號，信號經Qn端輸出。
[0026]參見圖5所示，二選一開關由第二與門電路4、第三與門電路5並聯，第二與門電路
4、第三與門電路5的第一輸入端分別連接第一與門電路I和第一或門電路2的輸出端；
[0027]觸發信號通過反相器7連接到第二與門電路4、第三與門電路5的第二輸入端；第二與門電路4、第三與門電路5的輸出連接第二或門電路6，第二或門電路6的輸出連接開關放大器驅動器的輸入端。
[0028]當觸發信號為高電平時，V2端經第二與門電路4輸出與第二或門6的信號輸出端導通，即第一與門I的輸出與二選一開關的信號輸出導通；
[0029]反之，當觸發信號為低電平時，Vl經第三與門電路5輸出與第二或門6的信號輸出端導通，即第一或門2的輸出與二選一開關的信號輸出端連通。
[0030]下面更進一步地說明本實用新型的工作原理:
[0031]當驅動信號(脈衝信號)輸入到驅動信號接口電路後，驅動信號接口電路I將驅動信號送到信號佔空比調整電路的輸入端，此信號經信號佔空比調整電路的輸出端傳輸到開關放大器驅動器的輸入端，由輸入端進入信號佔空比調整電路時，信號分支為兩路信號，其中一路信號直接輸出給邏輯門選擇電路，另外一路進入信號相位延時電路，經信號相位延時電路延遲後進入邏輯門選擇電路，邏輯門選擇電路對兩路信號處理後輸出饋入二選一開關3的輸入端,二選一開關3由外部觸發信號控制,輸出給開關放大器驅動器,開關放大器驅動器將信號進行功率放大，放大後的驅動信號控制開關放大器，使其進入導通與截止工作狀態，從而控制負載上的電流大小。
[0032]在開關放大器的輸出端和負載之間，串接了高頻電流互感器，這樣，高頻電流互感器的輸出端就可以得到開關放大器的輸出電流採樣值，電流採樣信號經採樣電阻RM8，將電流信號轉換為電壓信號，直接接到電壓比較器的「十」輸入端；另外，電壓比較器的「一」輸入端由於連接在電阻Rp和電阻Rl之間的連線的「E」點，就得到電壓信號，此電壓信號作為電壓比較器的參考電壓信號。
[0033]當電流採樣信號在取樣電阻RM8兩端電壓產生超過參考電壓信號值時，電壓比較器響應動作，輸出高電平，高電平信號直接饋送到信號佔空比調整電路的觸發信號端子，從而控制二選一開關與「與」門I的輸出端子短接，這樣，信號佔空比調整電路輸出的佔空比減小，此佔空比減小，意味著開關放大器驅動器驅動的開關放大器導通時間得到減小，即開關放大器的輸出端串接的負載電流降低。
[0034]反之，當觸發信號為低電平時，將「或」門2的輸出端子和二選一開關3的輸入端子短接，這樣，二選一開關3輸出的佔空比增大，此佔空比增大，意味著開關放大器驅動器驅動的開關放大器導通時間得到增加，即開關放大器的輸出端串接的負載電流增大。
[0035]本實用新型的多個單元開關放大電路調試時，有選擇地調整單個開關放大器的信號佔空比調整電路的佔空比調整幅度，使得每個單元開關放大電路平均輸出電流，從而平均分擔並聯型功率開關電路在運行時產生的電應力，增強了並聯型開關放大電路系統運行可靠性。
【權利要求】
1.一種具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統，包括多個功率開關放大電路，每個功率開關放大電路包括驅動信號源接口模塊、信號佔空比調整電路、開關放大器驅動器、開關放大器、高頻電流互感器電流檢測反饋電路，其特徵在於:信號佔空比調整電路包括信號相位延遲電路和邏輯門選擇電路，進入信號佔空比調整電路的信號分為兩路，其中一路信號直接輸出給邏輯門選擇電路，另外一路進入信號相位延時電路，經信號相位延時電路延遲後進入邏輯門選擇電路，邏輯門選擇電路對兩路信號處理後輸出。
2.根據權利要求1所述的具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統，其特徵在於:邏輯門選擇電路包括並聯的第一與門電路(I)和第一或門電路(2)，第一與門電路(I)和第一或門電路(2)的輸出連接二選一開關(3), 二選一開關(3)的觸發信號端與高頻電流互感器電流檢測反饋電路的輸出端連接，輸出段與開關放大器驅動器連接。
3.根據權利要求1或2所述的具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統，其特徵在於:信號延遲電路基於移位寄存器工作模式，採用多位移位寄存器串聯，將輸入信號實現延時輸出。
4.根據權利要求1或2所述的具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統，其特徵在於:高頻電流互感器電流檢測反饋電路包括串聯在開關放大器的輸出端和負載之間的高頻電流互感器，高頻電流互感器的輸出端經採樣電阻RM，將電流信號轉換為電壓信號，直接接到電壓比較器的十輸入端，另外，+5V的直流電壓連接到電阻Rp的一端，電阻Rp和電阻Rl串聯，電阻Rl的另外一端接地，電阻Rp與電阻Rl之間的連線點E與電壓比較器的一輸入端連接，電壓比較器的輸出作為觸發信號連接到信號佔空比調整電路。
5.根據權利要求2所述的具有並聯均流控制功能的功率開關變換器系統，其特徵在於:二選一開關由第二與門電路(4)、第三與門電路(5)並聯組成，第二與門電路(4)、第三與門電路(5 )的第一輸入端分別連接第一與門電路(I)和第一或門電路(2 )的輸出端；觸發信號通過反相器(7)連接到第二與門電路(4)、第三與門電路(5)的第二輸入端；第二與門電路(4)、第三與門電路(5 )的輸出連接第二或門電路(6 )，第二或門電路(6 )的輸出連接開關放大器驅動器的輸入端。
【文檔編號】G05F1/46GK203552110SQ201320689532
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月4日 優先權日:2013年11月4日
【發明者】餘麗紅, 黃誠, 陳倩倩, 宋捷, 張樹芳 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司