一種充電電源模塊并聯(lián)電路及其電源模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種充電電源模塊并聯(lián)電路及其電源模塊，主要是有效解決電動(dòng)汽車充電時(shí)并聯(lián)電源模塊中某一電源模塊被頂死的問(wèn)題。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界，環(huán)境污染嚴(yán)重，能源出現(xiàn)危機(jī)，電動(dòng)汽車以其無(wú)尾氣污染、低能耗的特點(diǎn)逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，在市場(chǎng)上具有很大的優(yōu)越性，而電動(dòng)汽車的強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭也帶動(dòng)了電動(dòng)汽車充電電源的研發(fā)。
[0003]目前，國(guó)家電網(wǎng)公司大力推動(dòng)電動(dòng)汽車充電站的發(fā)展，這就要求大功率的電動(dòng)汽車充電機(jī)必須跟進(jìn)。電動(dòng)汽車充電電源通常采用多個(gè)電源模塊并聯(lián)供電的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)大功率的輸出，由于工藝水平的限制及元器件特性差異等因素，僅僅將各個(gè)電源模塊簡(jiǎn)單的并聯(lián)，很難保證各模塊均勻分擔(dān)負(fù)載電流。同時(shí)，在并聯(lián)的電源模塊中，各個(gè)模塊存在啟動(dòng)時(shí)序問(wèn)題，先啟動(dòng)的電源模塊將帶有全部的負(fù)載，同時(shí)其輸出電壓會(huì)將后啟動(dòng)的電源模塊的輸出電壓給箝位，造成啟動(dòng)時(shí)序滯后的電源模塊無(wú)法啟動(dòng)或者啟動(dòng)后不能帶負(fù)載工作的問(wèn)題。
[0004]針對(duì)這樣的問(wèn)題，目前采取的措施有三種:(1)在輸出端加隔斷二極管(見(jiàn)附圖1)，這種措施在大電流輸出場(chǎng)合隔斷二極管上的功耗較大，造成效率上不去；(2)在輸出端加直流接觸器(見(jiàn)附圖2)，大電流直流接觸器成本較高，且體積較大，需要增加一路隔離驅(qū)動(dòng)電源，這種措施減少了裝置可利用體積，增加了成本。(3)增加一個(gè)故障檢測(cè)電路(見(jiàn)附圖3)，該電路包括電壓檢測(cè)電路和驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)改變電壓反饋網(wǎng)絡(luò)中反饋電阻的電阻值來(lái)檢測(cè)輸出電壓的大小。
[0005]如申請(qǐng)?zhí)枮?01410290815.8《用于故障檢測(cè)的并聯(lián)電源系統(tǒng)及其電源模塊》的發(fā)明專利，就提供了上述方式(3)的一種實(shí)施方式，如圖3所示，電壓檢測(cè)電路包括一個(gè)隔離變壓器Trl，Trl原邊連接在全橋電路的輸出端A、B上，可以采樣A、B兩點(diǎn)電壓信號(hào)同時(shí)起到隔離作用。Trl副邊通過(guò)一個(gè)整流橋(D7、D8、D9、D10)驅(qū)動(dòng)連接一個(gè)開(kāi)關(guān)管Q5，Q5的輸出連接到MCU的1 口。通過(guò)隔離變壓器Trl采集變壓器原邊電壓，電源模塊不啟動(dòng)時(shí)，Q1、Q4不導(dǎo)通，Trl無(wú)法檢測(cè)到A、B兩點(diǎn)的電壓，開(kāi)關(guān)管Q5無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)則不導(dǎo)通，單片機(jī)檢測(cè)到高電平信號(hào)，系統(tǒng)確認(rèn)故障，則Q6驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高導(dǎo)通，這時(shí)輸出電壓反饋電阻為RF2、RF1組成的并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋電阻為RF2、RFl的并聯(lián)阻值，反饋電阻檢測(cè)到輸出電壓較小，使電壓閉環(huán)輸出增加，輸出電壓升高，模塊將重新啟動(dòng)并抬高電壓，使輸出電壓達(dá)到平衡，以實(shí)現(xiàn)電源模塊的啟動(dòng)，解決并聯(lián)電源模塊頂死的問(wèn)題。
[0006]上述方案(3)中，在實(shí)際操作時(shí)，仍然會(huì)產(chǎn)生頂死現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)我們分析發(fā)現(xiàn)，此類電源模塊一般設(shè)置雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)為電壓內(nèi)環(huán)，外環(huán)為均流電流外環(huán)，電流環(huán)輸入分別為電流給定值IF和均流電流CS (由并聯(lián)的各電源模塊電流平均得到)。采用上述方案，雖然能夠減小反饋電阻，但是均流電流外環(huán)的輸出能夠影響(減小)電壓內(nèi)環(huán)的電壓給定值VG，導(dǎo)致VG與VF的誤差信號(hào)EO不能有效增大，因此，實(shí)際上如果僅采用上述方案，不一定能夠完全解決頂死現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種充電電源模塊并聯(lián)電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)不能有效解決并聯(lián)電源模塊頂死問(wèn)題的缺陷。另外，本發(fā)明還提供了應(yīng)用于上述并聯(lián)電路的電源模塊。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0009]—種充電電源模塊并聯(lián)電路，包括至少兩個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源模塊，開(kāi)關(guān)電源模塊包括主電路單元和控制單元，控制電路包括電壓檢測(cè)電路、均流電流外環(huán)電路、電壓內(nèi)環(huán)電路、防頂死電路單元和PWM電路單元，電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)主電路中的調(diào)壓變壓器的電壓，所述防頂死電路單元采樣連接所述電壓檢測(cè)電路，所述PWM電路用于控制主電路中的變流器，所述防頂死電路單元控制所述均流電流外環(huán)電路，當(dāng)調(diào)壓變壓器的電壓低于設(shè)定值時(shí)，無(wú)效所述均流電流外環(huán)電路，當(dāng)調(diào)壓變壓器的電壓高于設(shè)定值時(shí)，有效所述均流電流外環(huán)電路。
[0010]進(jìn)一步的，所述均流電流外環(huán)電路包括一個(gè)運(yùn)算放大器(UllB)，該運(yùn)算放大器(UllB)的兩個(gè)輸入分別用于連接對(duì)應(yīng)電源模塊的電流輸出信號(hào)(IF)和均流信號(hào)(CS)，輸出用于連接到電壓外環(huán)電路，所述防頂死電路單元控制一個(gè)開(kāi)關(guān)管(Q5)，該開(kāi)關(guān)管設(shè)于所述均流信號(hào)(CS)與運(yùn)算放大器(U15B)之間；或者對(duì)應(yīng)電源模塊的電流輸出信號(hào)(IF)與運(yùn)算放大器(U15B)之間，或者運(yùn)算放大器(UllB)輸出與電壓外環(huán)電路之間。
[0011]進(jìn)一步的，所述電壓檢測(cè)電路采樣連接所述主電路中的調(diào)壓變壓器的原邊或者副邊。
[0012]進(jìn)一步的，所述電壓內(nèi)環(huán)電路連接電壓反饋信號(hào)，電壓反饋信號(hào)取自并聯(lián)反饋電阻電路，所述并聯(lián)反饋電阻電路由反饋網(wǎng)絡(luò)支路電阻(R12)和與之并聯(lián)的電阻支路(R28、R29、R30)構(gòu)成，電阻支路中串設(shè)有受控于所述防頂死電路單元的開(kāi)關(guān)(V2)。
[0013]進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)管Q5是三極管或者M(jìn)OSFET。
[0014]本發(fā)明還提供了一種充電電源模塊，開(kāi)關(guān)電源模塊包括主電路單元和控制單元，控制電路包括電壓檢測(cè)電路、均流電流外環(huán)電路、電壓內(nèi)環(huán)電路、防頂死電路單元和PffM電路單元，電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)主電路中的調(diào)壓變壓器的電壓，所述防頂死電路單元采樣連接所述電壓檢測(cè)電路，所述PWM電路用于控制主電路中的變流器，所述防頂死電路單元控制所述均流電流外環(huán)電路，當(dāng)調(diào)壓變壓器的電壓低于設(shè)定值時(shí)，無(wú)效所述均流電流外環(huán)電路，當(dāng)調(diào)壓變壓器的電壓高于設(shè)定值時(shí)，有效所述均流電流外環(huán)電路。
[0015]進(jìn)一步的，所述均流電流外環(huán)電路包括一個(gè)運(yùn)算放大器(UllB)，該運(yùn)算放大器(UllB)的兩個(gè)輸入分別用于連接對(duì)應(yīng)電源模塊的電流輸出信號(hào)(IF)和均流信號(hào)(CS)，輸出用于連接到電壓外環(huán)電路，所述防頂死電路單元控制一個(gè)開(kāi)關(guān)管(Q5)，該開(kāi)關(guān)管設(shè)于所述均流信號(hào)(CS)與運(yùn)算放大器(U15B)之間；或者對(duì)應(yīng)電源模塊的電流輸出信號(hào)(IF)與運(yùn)算放大器(U15B)之間，或者運(yùn)算放大器(UllB)輸出與電壓外環(huán)電路之間。
[0016]進(jìn)一步的，所述電壓檢測(cè)電路采樣連接所述主電路中的調(diào)壓變壓器的原邊或者副邊。
[0017]進(jìn)一步的，所述電壓內(nèi)環(huán)電路連接電壓反饋信號(hào)，電壓反饋信號(hào)取自并聯(lián)反饋電阻電路，所述并聯(lián)反饋電阻電路由反饋網(wǎng)絡(luò)支路電阻(R12)和與之并聯(lián)的電阻支路(R28、R29、R30)構(gòu)成，電阻支路中串設(shè)有受控于所述防頂死電路單元的開(kāi)關(guān)(V2)。
[0018]進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)管Q5是三極管或者M(jìn)OSFET。
[0019]本發(fā)明中，防頂死電路單元在調(diào)壓變壓器的電壓低于設(shè)定值時(shí)，無(wú)效所述均流電流外環(huán)電路，使均流電流外環(huán)沒(méi)有輸出，就不會(huì)影響電壓參考值VG，保證誤差信號(hào)EO能夠有效增大，從而能夠解決現(xiàn)有技術(shù)不能夠有效解決并聯(lián)電源模塊頂死問(wèn)題的缺陷，使得充電電源模塊并聯(lián)電路中各電源模塊能夠持續(xù)穩(wěn)定的供電。
[0020]防頂死電路在無(wú)效均流電流外環(huán)電路時(shí)，有三種方式，可以隨意選用。
[0021]充電電源模塊并聯(lián)電路電源模塊中防頂死電路單元，所采用開(kāi)關(guān)管為三極管或者M(jìn)OSFET管，功率消耗較小，可以使電路很好的提高效率；同時(shí)電源模塊中的防頂死電路單元采用三極管或者M(jìn)OS管集成，使得電源模塊成本較低且體積較小。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)方案(I)的電路原理圖；
[0023]圖2是現(xiàn)有技術(shù)方案(2)的電路原理圖；
[0024]圖3是現(xiàn)有技術(shù)方案(3)的電路原理圖；
[0025]圖4是本發(fā)明的整體原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1的電路原理圖；
[0027]圖6是本發(fā)明實(shí)施例2的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]下面具體介紹一種用于電動(dòng)汽車的充電電源并聯(lián)電路。
[0031]充電電源模塊并聯(lián)電路如圖4、5所示，各個(gè)電源模塊的輸出端并聯(lián)在母線上，每個(gè)電源模塊包括主電路和控制電路，控制電路包括電壓檢測(cè)電路、均流電流外環(huán)電路、電壓內(nèi)環(huán)電路、防頂死電路單元和PWM電路，電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)主電路中的調(diào)壓變壓器的電壓，PffM電路用于控制主電路中的變流器。
[0032]具體的，主電路主體結(jié)構(gòu)為變流器，包括H橋整流電路(如圖5中MOSFET管Q1、Q2、Q3、Q4所構(gòu)成的電路)、調(diào)壓變壓器Tl，不控逆變電路(如圖5中二極管Dl、D2、D3、D4所構(gòu)成的電路)。
[0033]電壓檢測(cè)電路包括兩部分，如圖4所示，一部分用于采集主電路輸出電壓，R12與R10、R11串聯(lián)在主電路輸出上(如圖5所示)，R12為反饋電阻。另一部分為變壓器采集電路，用于采集調(diào)壓變壓器副邊電壓。具體的，如圖5所示，變壓器采集電路包括:在調(diào)壓變壓器副邊的同名端電壓經(jīng)過(guò)整流的二極管D20、D21、分壓電阻R21、R22形成采樣電壓，采樣電壓經(jīng)過(guò)電阻R23連接到三極管Vl的基極。三極管Vl的集電極通過(guò)上拉電阻R25連接電源VCC,三極管Vl的集電極連接二極管D22的正極，二極管D22的負(fù)極形成PDS信號(hào)。
[0034]電壓內(nèi)環(huán)電路包括運(yùn)放Ul 1B，其輸入端連接反饋電壓信號(hào)VF和電壓給定信號(hào)VG，其輸出為誤差信號(hào)E0。
[0035]均流電流外環(huán)電路包括運(yùn)放U15B，其輸入端分別用于連接均流信號(hào)CS和電流給定信號(hào)IF。(關(guān)于CS信號(hào)和IF信號(hào)的產(chǎn)生屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不進(jìn)行介紹)
[0036]防頂死電路單元包括三極管V2、V4、MOSFET管Q5。防頂死電路單元的作用包括:1，通過(guò)Q5阻斷CS到均流電流外環(huán)電路(即U15B)的連接，使U15B沒(méi)有輸出，從而不會(huì)影響VG ;2，通過(guò)V2使反饋電阻減小，從而使VF信號(hào)減小，據(jù)誤差信號(hào)EO = (VG-VS) -VF，可以看出這兩方面的作用均能夠起到增大EO的作用，因此能夠有效防止頂死。
[0037]關(guān)于第I方面，PDS信號(hào)通過(guò)V4、Q5控制CS信號(hào)與U15B輸入端之間的連接，當(dāng)Q5截止時(shí)，U15B輸入端為高阻態(tài)。
[0038]關(guān)于第2方面，【背景技術(shù)】中的方案(3)給出了一種實(shí)施方式，是利用單片機(jī)控制，使反饋電阻減小一一本發(fā)明也可以采用這種手段。本實(shí)施例中，具體給出的是一種不使