一種熱插拔多路開關電源模塊並聯供電均衡電源裝置的製作方法

2023-09-18 16:09:40

專利名稱：一種熱插拔多路開關電源模塊並聯供電均衡電源裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱插拔電源裝置，採用多路電壓輸出開關電源模塊並聯供電的方式實現熱插拔電源的負載均衡。
在計算機用的多重冗餘電源設計中，由於單電源模塊的輸出有多路電壓，在多模塊並聯供電設計中，通常的做法是在電源的輸出級串入低值電阻進行電流取樣，這樣不可避免的帶來系統發熱功率增大，供電電流受到一定的限制，且增加了製造成本。
這種利用計算機開關電源的特點，從電源內部取樣，並反饋調節電源內部輸出電壓取樣點的設計，簡化了控制電路，降低了硬體成本，採用自動均流設計為電源模塊的熱插拔和冗餘設計提供了可靠的技術條件。技術方案本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是模塊電源通過內部的互感器進行功率取樣，均衡控制電路設置於背板；並聯電源模塊通過連接器統一和電源控制背板連接。
負載均衡設計採用的是最大電流自動均衡方法，在N(N取大於2的整數，下同)個並聯的模塊中，輸出電流最大的模塊，將自動成為主模塊，而其餘的模塊則成為從模塊，他們的電壓誤差依次被整定，以校正負載電流分配的不平衡。由於在N個並聯的模塊中，事先沒有人為設定的主模塊，而是按電流大小排序，電流大的模塊自動成為主模塊。
本實用新型的有益效果是，減少了電源系統的維護時間，消除了電源系統運行維護過程的不安全隱患，更換簡便，節省了電源系統的維護費用。負載均衡設計提高了電源設備的穩定性和可靠性。


本實用新型裝置主要由背板控制電路實現，依附圖作詳細說明圖1為均流控制電路原理框圖圖2為均流控制電路具體實施方式
如圖1中所示，Vi為電流放大器的輸出信號，和模塊的負載電流成比例，VB為母線電壓，均流控制放大器通過對Vi與VB進行分析產生一電壓信號調節Q1的通過電流，進而調節電源模塊的取樣點電壓，來改變開關電源的脈寬。
如圖2中所示，POWER_SENSE來自模塊電源的互感器信號，該信號從電源模塊的互感器取得；IC1為均流控制晶片UC3907；VADJ連接模塊電源內部輸出電壓取樣點；電容CA用於調節均流響應時間。
一、UC3907的內部電路均流控制器UC3907有電壓環和電流環兩個部分，由於簡化了控制過程，利用其中電壓環的地放大器和電流環即可達到均流目的。因此外圍電路精簡，效果好。1)地放大器地放大器是一個具有-0。25V偏置的單位增益放大器。在保持服極性輸入端高阻抗是，該偏置釋放大氣有足夠的負電壓來提供所有的控制偏置和工作電流。2)電流放大器和緩衝放大器電流放大器對負載的採樣信號進行放大，經緩衝放大器後驅動均流總線，該輸出的電流大小代表了模塊電源的負載情況。通過緩衝放大器的作用保證了最大電流的模塊成為主模塊。3)調整放大器(均流控制放大器)調整放大器將模塊的自身電流和最大模塊電流(均流總線電流)相比較，以調整模塊電壓放大器的參考電壓來調整放大器的輸出(14腳)調整放大器的反相輸入端有一個負50mv的偏置，它使模塊作為主模塊時產生低的輸出，不產生調整動作。這50mv的偏置代表了均流誤差，電流放大器將其減小到2.5mv。這使所有的從模塊均流，而主模塊輸出稍高於從模塊。同時這個偏置鬱制了循環和低頻噪聲幹擾主模塊的工作。二、外部電路功率採樣信號POWER_SENSE從電源模塊的互感線圈取得，輸出後經放大，比較，輸出一控制信號(來自UC3907的14腳)調節模塊電源的採樣，使各模塊的輸出功率均衡。
圖2的NPN型三極體Q2和電阻R1構成的等效為一個可變電阻，阻值的大小由控制電路的輸出電壓(及IC1的管腳14)控制，從而改變取樣電路的取樣電壓，當其中電源模塊輸出的電流最大時，三極體截止。
圖中的SH BUS指均流母線。
每增加一個電源模塊的擴展能力，只需增加一組同圖2所示的電路，並把SH BUS聯接。
為便於說明，列出模塊電源內部電路圖如圖3所示。圖中所示的來自uc3907的控制信號與圖2中的VADJ相連。
其餘電源參照此模塊均流，調節電源內部取樣電壓，改變脈寬調製器的輸出佔空比，整定輸出電流。
權利要求1.一種熱插拔多路輸出開關電源並聯供電負載均衡電源裝置，用於計算機開關電源模塊並聯供電均流調整，其特徵是在電源內部集成採樣互感器，採樣變壓器原級電流；均衡控制電路設置在背板上；並聯電源模塊通過連接器統一和電源控制背板連接。
2.根據權利要求1所述的熱插拔多路輸出開關電源並聯供電負載均衡電源裝置，其特徵在於，均流反饋電路在開關電源模塊的電壓輸出採樣點和地之間串入電阻R和三極體Q組成的調整電路，調整反饋電壓。
專利摘要一種熱插拔多路電壓輸出開關電源模塊並聯供電負載均衡電源裝置，用於向伺服器等用電設備提供所需的不同電壓輸出。電源模塊內部集成採樣互感器；並聯電源模塊通過連接器統一和電源控制背板連接。通過互感器從電源模塊的變壓器原級端進行功率採樣，背板控制電路通過對採樣信號進行比較和處理，產生均流控制信號直接調整各個並聯模塊的輸出電壓，達到均衡各個並聯模塊輸出功率；開關電源模塊上對外接口均通過帶電插拔連接器連接，實現了開關電源模塊的帶電插拔，減少了電源系統的維護時間，消除了電源系統運行維護過程的不安全隱患，更換簡便，節省了電源系統的維護費用。
文檔編號H02J1/14GK2601477SQ0228279
公開日2004年1月28日 申請日期2002年11月5日 優先權日2002年11月5日
發明者林路明, 王立維, 聶華 申請人:北京曙光天演信息技術有限公司