專利名稱：一種多路輸出開關(guān)電源的寬范圍能量回饋方法及實(shí)現(xiàn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(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 的寬范圍能量回饋方法及實(shí)現(xiàn)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(lái)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(wú)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(lái)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(lái)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(wú)法實(shí)現(xiàn)，成本 也會(huì)劇增。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適合多路輸出開關(guān)電源的寬范圍能 量回饋方法及實(shí)現(xiàn)電路。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明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)。一種多路輸出開關(guān)電源能量回饋的實(shí)現(xiàn)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(U)、 MOS管(Ql)、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(yáng)極與MOS管(Ql)的漏極相連， 其陰極與直流母線的正極相連。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)(m)的第 三A/D采樣管腳相連。式)均流變壓回^各(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)。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)電鴻4殳定準(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饋原理圖； 圖2為現(xiàn)有的單對(duì)單的能量回饋原理圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1電路原理圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例2電路原理圖； 圖5為本發(fā)明中均流變壓電路控制原理圖； 圖6為本發(fā)明均流變壓電路的實(shí)現(xiàn)電路。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明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)本發(fā)明進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(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(shuō)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 )。由于每路輸出電壓都不一 樣，所以不能直接并聯(lián)。通過本發(fā)明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)載的輸入電流。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(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)(ui)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^L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)(U1)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(yáng)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，如果母線電壓出現(xiàn)異常將進(jìn)行報(bào) 以上對(duì)本發(fā)明所提供的 一種適合多路輸出開關(guān)電源的寬范圍能量回饋方 法及實(shí)現(xiàn)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)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想；同 時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，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(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種多路輸出開關(guān)電源能量回饋方法，其特征在于，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)。
2、 一種多路輸出開關(guān)電源能量回饋的實(shí)現(xiàn)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)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多路輸出開關(guān)電源能量回饋的實(shí)現(xiàn)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4責(zé)電網(wǎng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多路輸出開關(guān)電源能量回饋的實(shí)現(xiàn)電路， 其特征在于，所述均流變壓電路包括第一分壓電阻(Rl )、第二分壓電阻(R2 )、 電感(Ll )、 MOS管(Ql )、單片機(jī)(Ul )、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(yáng)極與MOS管(Ql)的漏極相連， 其陰極與直流母線的正極相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多路輸出開關(guān)電源能量回饋的實(shí)現(xiàn)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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多路輸出開關(guān)電源的寬范圍能量回饋方法及實(shí)現(xiàn)電路，該實(shí)現(xiàn)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)H02J1/10GK101154811SQ20071007730
公開日2008年4月2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