[發明專利]一種實現開關電源輸入串聯、輸出并聯的供電裝置

無效

• 申請號: 201310316995.8
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103441666A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 尹向陽;王保均
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M3/335;H02M3/337
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華

技術領域

本發明涉及DC-DC變換器電路，特別涉及一種實現開關電源輸入串聯、輸出并聯的供電裝置。

背景技術

近幾年來，開關電源以其小巧的體積、較高的功率密度和高效率越來越得到廣泛的應用。工業與民用都經常需要把開關電源并聯使用，以獲得更大的輸出功率。圖1示出了這種應用，圖1電路中，一般情況下，數字1所指的DC-DC變換器1和數字2所指的DC-DC變換器2為同型號的變換器，輸入端Vin+和Vin-分別對應并聯，其輸出端Vout+和Vout-也分別并聯。圖1這種組合后的開關電源對DC-DC變換器1和DC-DC變換器2的要求極為苛刻，要求并聯使用的變換器1和2，其特性要非常的接近，否則輸出電壓高的電源有可能會提供全部負載電流，導致各個變換器之間負載電流不平衡，沒有達到預期的并聯效果。這種方法往往帶來一規律性的頻率沖擊，產生較強的干擾，使其紋波遠大于其兩個變換器1或2的紋波。這是因為DC-DC變換器1和DC-DC變換器2的工作頻率存在差異。即使是采用相同的電路，同一條生產線生產出來的變換器，由于同一生產批號的PWM控制芯片的工作頻率也存在偏差，DC-DC變換器1和DC-DC變換器2的工作頻率存在差異，其差頻就會產生一規律性的頻率沖擊，產生較強的干擾，這時還需外接電容來減小紋波。解決這一問題的方法目前有很多，比如，采用均流技術，如讓DC-DC變換器1和DC-DC變換器2的工作頻率保持高度一致，且交錯式工作，這樣，輸出紋波會更小。但這種方式的成本很高，而且DC-DC變換器1和2在設計時，都要預留并聯時的協同接口。

圖2示出了另一種并聯方法，這種電路是利用冗余技術的一種開關電源方案，兩臺電源輸出端通過二極管并聯，二極管的存在，允許其中一臺失效時不影響另一臺電源繼續給負載供電，這種方式常用于不允許電源出現故障的重要場合，而不是為了獲得更大的輸出功率。這是因為二極管在這里無助于均流。

圖1這種組合后的開關電源使用方法，沒有提高輸入電壓Vin的上限，這種應用方式等同于其中一只DC-DC變換器的最高工作電壓。圖3示出了能提高工作電壓上限的潛在的連接方式，把DC-DC變換器1和DC-DC變換器2的輸入端串聯，而輸出端并聯。

事實上，圖3這種方式并不能正常工作。數字1所指的DC-DC變換器1和數字2所指的DC-DC變換器2為同型號的變換器，但DC-DC變換器1和DC-DC變換器2的變換效率很難做到完成相等，其輸出電壓也無法做到絕對相等。設DC-DC變換器1的輸出電壓略高一點，那么，實際工作時，DC-DC變換器2的輸出電壓被DC-DC變換器1強制抬高，DC-DC變換器2會通過自己的電壓反饋環，降低了自身輸入端的主功率開關管的占空比，使得本身電路工作在輕載狀態，其輸入電流會很小，其等效輸入阻抗很大，而DC-DC變換器1的輸入電流會很大，等效其輸入阻抗很小，這時就會出現兩個變換器的輸入電壓無法均壓，DC-DC變換器2的輸入電壓很高，而DC-DC變換器1的輸入電壓卻很低，實測低至1.5V至4.5V之間，它們的輸入電壓之和為Vin+到Vin-之間的電壓。由于它們的輸入端為串聯關系，其輸入電流一定是相等的，這種牽制式工作方式最終使得圖3電路無法工作，會因其中一只變換器工作在輕載狀態下而最終關閉輸出，造成圖3這種串聯電源方式反復重啟。另一種情況是，DC-DC變換器1的輸入電壓卻很低，會越來越低，直到DC-DC變換器1的主功率開關管處于常導通狀態，這時輸入電壓Vin的電壓幾乎全部加到DC-DC變換器2上，只有DC-DC變換器2正常工作，無法增加輸出功率，無法實現輸入端串聯、輸出端并聯的有益效果。

雖然很容易想到圖3的方案，但是DC-DC變換器1和DC-DC變換器2很難保證高度的一致性，無法正常工作，因此該方案并沒有被公開，所以說是一種“潛在的連接方式”。

現有技術中，使用兩只開關電源輸入端串聯，而輸出端并聯，還找不到一種方式讓這種串聯方式的電源正常工作。

發明內容

有鑒如此，本發明要解決現有技術中兩只開關電源輸入端串聯，而輸出端并聯卻不能工作，提供一種能實現的供電裝置，使得兩只開關電源輸入端串聯、輸出端并聯能夠正常工作，電路拓撲簡單，容易實現與實用化，并且輸入工作電壓上限得到提高。