一種應用uc3907的開關電源並聯均流控制電路的製作方法

2024-03-11 07:27:15

專利名稱：一種應用uc3907的開關電源並聯均流控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用UC3907的開關電源並聯均流控制方法，屬於電力電子技術領域。
背景技術：
隨著風能發電、太陽能發電、燃料電池等新能源的發展，開關電源的應用越來越廣泛，而且對開關電源提出了新的要求，即需要更大功率和更加可靠、開關頻率更高的開關電源。如果單臺開關電源過大，則很難設計和選擇電器元件，而且單臺電源工作的系統可靠性很低。開關電源的並聯技術大致可分為電力電子器件的並聯和多臺變換器的並聯兩種方式，電力電子器件的並聯要對原有的開關電源的結構進行調整，還可能存在環流的問題。所以目前採用的方法是多臺開關電源的並聯，即模塊化並聯，而減少單臺開關電源的功率和增加系統的可靠性。這種並聯方式不用對原有的變換器的結構進行調整，可以充分利用已有的設備，比較容易實現，而且易於分解和組合，使用靈活。採用模塊化電源系統後，還具有以下優勢(I)減少了每個開關器件上流過的電流，提聞了系統的壽命；(2)可以提聞開關頻率，從而提高了模塊的功率密度，使電源系統的體積和重量下降；(3)實現低電壓下的大電流輸出。開關電源並聯均流的方法很多，有阻抗調整法、下垂法、主從法、平均電流法、最大電流法等，而最大電流法性能最好，而且調整簡單、容易實現，均流母線開路或者短路都不影響電源模塊的獨立工作。

發明內容
本發明針對以上問題的提出，而研製一種應用UC3907的開關電源並聯均流控制方法的電路。一種應用UC3907的開關電源並聯均流控制電路，包括電壓採樣電路、電流採樣電路、均流控制器UC3907、補償網絡、集成運算放大電路；所述電壓採樣電路包括限流電阻R1、電阻R2，電壓採樣模塊U1，電壓採樣電阻R3，濾波電容Cl、電阻R4，電壓跟隨器1，所述電壓採樣模塊Ul採用基於霍爾器件的LEM電壓模塊，具有電氣隔離作用；限流電阻R1、R2分別連接電源正端U+、負端U-;電壓採樣模塊Ul輸出的電壓經電阻R4進入到電壓跟隨器I ;電阻R3與濾波電容Cl並聯一端接地，另一端接電壓米樣模塊Ul的輸出腳5 ；所述電壓採樣電路的輸入端U+和U-分別為開關電源輸出的高電位端和低電位端，電壓採樣電路的V+和V-分別接正電源VCC和負電源-VCC ；所述電流採樣電路包括電流採樣模塊U2、電流採樣電阻R5、濾波電容C2、電阻R6、電壓跟隨器2 ;所述電流採樣模塊U2採用基於霍爾器件的LEM電流模塊，開關電源主電路輸出端的低電位端電流穿過LEM電流模塊，電流流向為I+到1-；電流採樣模塊U2的V+和V-分別接正電源VCC和負電源-VCC ；電流採樣電路的輸出端M輸出的電流經R6變成電壓進入電壓跟隨器2 ;所述補償網絡包括電阻R8、電阻R9、電容C5、電容C6和所述均流控制器UC3907內部電壓誤差放大器；電阻R9與電容C5串聯後與電容C6並聯再與電阻R9串聯；所述集成運算放大電路包括電阻R10、電阻R11、電阻R12和運算放大器A3 ;所述均流控制器UC3907的I腳連接到13腳，2腳輸入所述電流採樣電路的電壓跟隨器2的輸出，3、4、5腳接地，6腳與14腳之間接電容C4，7腳與地之間接電容C3，8、9腳不用，10腳接晶片工作電源VCC，11、12腳之間接補償網絡，所有並聯開關電源的均流控制器UC3907的15腳連接成為均流母線，UC3907的16腳連接由發光二極體D和電阻R7組成的主控模塊狀態指示電路，電壓採樣電路的電壓跟隨器I的I腳輸出的電壓經電阻R8進入到均流控制器UC3907的11腳，均流控制器UC3907腳12輸出的電壓經電阻RlO進入到所述集成運算放大電路的運算放大器A3的輸入端腳3。所述電壓採樣電路的電壓跟隨器I由運算放大器Al構成，電壓採樣模塊Ul輸出的電流經電阻R4進入到運算放大器Al的腳3，運算放大器Al —端接地，運算放大器Al另一端接電源VCC。所述電流採樣電路的電壓跟隨器2由運算放大器A2構成，電流採樣模塊U2的輸出端經R6變成電壓進入到運算放大器A2的腳3。本發明的原理UC3907是美國UNITR0DE公司的均流控制晶片，不僅具有均流功能，還具有電壓控制功能。UC3907採用的就是最大電流法均流，均流母線上電壓為所有並聯的電源模塊中輸出電流最大的電源模塊的輸出電流檢測電壓，各電源模塊的輸出電流的檢測電壓與均流母線的電壓相比較，再通過調節放大器調節參考電壓以校正電源模塊輸出電流的不均衡度。最大電流法克服了平均電流法的一些缺點，不會因某個電源模塊的短路或限流等原因將均流母線的電壓降低。最大電流法能使從電源模塊很好地均流，但由於主電源模塊輸出電流檢測電壓與均流母線電壓之間有一二極體壓降也帶來了均流誤差。UC3907在輸出電流檢測放大器輸出與均流母線之間用一單向緩衝放大器代替二極體消除了均流誤差。本發明有益效果本發明的電壓採樣和電流採樣採用基於霍爾器件的LEM模塊，控制電路與主電路之間實現電氣隔離，能採集更大的輸出電壓和電流；開關電源的輸出電壓控制外環採用UC3907內部的電壓誤差放大器，均流控制內環採用UC3907內部的調節放大器，在UC3907內部調節電壓控制外環的給定電壓，調節精度高，電路簡單，不用外設電壓給定調節電路；在補償迴路中，通過採用電阻R9和電容C5串聯的方式可以在低頻時獲得較大的增益，而且低於某一頻率時，增益會迅速地增加，這樣可以達到更高的控制精度，在R9和C5串聯支路並聯地放置電容C6，能使高頻增益下降，防止高頻噪聲尖峰傳遞到輸出端；UC3907與驅動控制PWM信號發生器SG3525之間採用非隔離式連接，增加了控制響應速度和控制精度。


圖1為本發明實施例控制電路。圖2為本發明實施例開關電源系統並聯繫統圖。圖3為本發明實施例補償網絡增益特性曲線。
圖4為本發明實施例均流控制器UC3907的內部原理圖。圖5為本發明實施例PWM發生器SG3525的內部原理圖。圖6為本發明實施例UC3907與SG3525的連接圖。
具體實施例方式如圖2所示為本發明實施例開關電源並聯運行系統圖，電源模塊1、電源模塊2……電源模塊η並聯工作，輸入直流電源為同一直流電源，IN+為直流電源輸入高電位端，IN-為直流電源輸入低電位端；η個開關電源的輸出正電位OUT+端連到一起，負電位OUT-端連到一起；每個電源模塊的均流控制器UC3907的15腳都接到SHARE BUS上。每個電源模塊都包括主電路和反饋控制迴路，其中，主電路由逆變電路、高頻變壓器T和輸出整流濾波電路組成，反饋控制迴路由電壓檢測電路、電流檢測電路、均流控制器UC3907、驅動控制PWM信號發生器SG3525和驅動電路組成。如圖1所示為本發明實施例一種應用UC3907的開關電源並聯均流控制電路，包括電壓採樣電路、電流採樣電路、均流控制器UC3907、補償網絡和集成運算放大電路。在所述電壓採樣電路和所述電流採樣電路中，各參數推導公式如下(I)開關電源輸出的額定電壓為Un，每個電源模塊的額定輸出電流為In;(2)電壓採樣模塊Ul的主電流迴路的額定電流為Ipl，次級電流迴路的額定電流為Isl ;電流採樣模塊U2的主電流迴路的額定電流為Ip2，次級電流迴路的額定電流為Is2 ；(3)均流控制器UC3907的11腳電壓為2. 0V，2腳電壓為O. 2V。
權利要求
1.一種應用UC3907的開關電源並聯均流控制電路，包括電壓採樣電路(I )、電流採樣電路(2)、均流控制器UC3907 (3)、補償網絡(4)、集成運算放大電路(5)； 所述電壓採樣電路(I)包括限流電阻R1、電阻R2，電壓採樣模塊U1，電壓採樣電阻R3，濾波電容Cl、電阻R4，電壓跟隨器1，所述電壓採樣模塊Ul採用基於霍爾器件的LEM電壓模塊，具有電氣隔離作用；限流電阻R1、R2分別連接電源正端U+、負端U-;電壓採樣模塊Ul輸出的電壓經電阻R4進入到電壓跟隨器I ;電阻R3與濾波電容Cl並聯一端接地，另一端接電壓米樣模塊Ul的輸出腳5 ； 所述電壓採樣電路(I)的輸入端U+和U-分別為開關電源輸出的高電位端和低電位端，電壓採樣電路(I)的V+和V-分別接正電源VCC和負電源-VCC ； 所述電流採樣電路(2 )包括電流採樣模塊U2、電流採樣電阻R5、濾波電容C2、電阻R6、電壓跟隨器2 ;所述電流採樣模塊U2採用基於霍爾器件的LEM電流模塊，開關電源主電路輸出端的低電位端電流穿過LEM電流模塊，電流流向為I+到1-;電流採樣模塊U2的V+和V-分別接正電源VCC和負電源-VCC ；電流採樣電路(2 )的輸出端M輸出的電流經R6變成電壓進入電壓跟隨器2 ; 所述補償網絡(4)包括電阻R8、電阻R9、電容C5、電容C6和所述均流控制器UC3907(3)內部電壓誤差放大器；電阻R9與電容C5串聯後與電容C6並聯再與電阻R9串聯； 所述集成運算放大電路(5)包括電阻R10、電阻R11、電阻R12和運算放大器A3 ;其特徵在於所述均流控制器UC3907的I腳連接到13腳，2腳輸入所述電流採樣電路(2)的電壓跟隨器2的輸出，3、4、5腳接地，6腳與14腳之間接電容C4，7腳與地之間接電容C3，8、9腳不用，10腳接晶片工作電源VCC，11、12腳之間接補償網絡(4)，所有並聯開關電源的均流控制器UC3907 (3)的15腳連接成為均流母線，UC3907 (3)的16腳連接由發光二極體D (6)和電阻R7組成的主控模塊狀態指示電路，電壓採樣電路(I)的電壓跟隨器I的I腳輸出的電壓經電阻R8進入到均流控制器UC3907 (3)的11腳，均流控制器UC3907 (3)腳12輸出的電壓經電阻RlO進入到所述集成運算放大電路(5)的運算放大器A3的輸入端腳3。
2.根據權利要求1所述的一種應用UC3907的開關電源並聯均流控制電路，其特徵在於電壓採樣電路(I)的電壓跟隨器I由運算放大器Al構成，電壓採樣模塊Ul輸出的電流經電阻R4變成電壓信號進入到運算放大器Al的腳3，運算放大器Al —端接地，運算放大器Al另一端接電源VCC。
3.根據權利要求1所述的一種應用UC3907的開關電源並聯均流控制電路，其特徵在於電流採樣電路(2)的電壓跟隨器2由運算放大器A2構成，電流採樣模塊U2的輸出端經R6變成電壓進入到運算放大器A2的腳3。
全文摘要
本發明公開了一種應用UC3907的開關電源並聯均流控制電路，屬於電力電子技術領域。本發明的電壓採樣和電流採樣採用基於霍爾器件的LEM模塊，其能採集更大的輸出電壓和電流；開關電源的輸出電壓控制外環採用UC3907內部的電壓誤差放大器，均流控制內環採用UC3907內部的調節放大器；在補償迴路中，通過採用電阻R9和電容C5串聯的方式可以在低頻時獲得較大的增益，而且低於某一頻率時，增益會迅速地增加，這樣可以達到更高的控制精度，在R9和C5的串聯支路上並聯地放置電容C6，能使高頻增益下降，防止高頻噪聲尖峰傳遞到輸出端；UC3907與驅動控制PWM信號發生器SG3525之間採用非隔離式連接，增加了控制響應速度和控制精度。
文檔編號H02M3/28GK103051189SQ20121051425
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者劉彥呈, 張潔喜, 趙友濤, 林葉錦, 肖德建, 程鵬, 周國順, 艾莉莉 申請人:大連海事大學