[發明專利]基于開關電源斬波電壓的電源并聯控制模塊及并聯系統

有效

• 申請號: 201810688350.X
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108880230B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 李銀貴
• 申請（專利權）人: 烽火通信科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/08;H02M1/36;H02H7/12;H02J1/10
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張雯俐

本發明公開了一種基于開關電源斬波電壓的電源并聯控制模塊及并聯系統，涉及電源系統控制技術領域。該電源并聯控制模塊中，電荷泵電路用于：將電源模塊中功率變換器的輸出電壓VIN升高到VIN+VCC，為合路MOSFET提供Vgs驅動所需輔助電壓；緩啟動電路用于：在電源模塊開關機或功率變換器熱插拔時，進行過渡狀態控制，防止電源模塊輸出電流逆流；故障處理電路用于：當電源模塊發生故障需要關閉輸出時，快速關閉合路MOSFET的Vgs，防止電源模塊輸出電流逆流；FET驅動電路用于：實現合路MOSFET的推挽驅動和Vgs的過壓防護。本發明不但電路結構簡單、功耗小、成本低；而且具備完善的保護功能和良好熱插拔適應性，系統可靠性高。

技術領域

本發明涉及電源系統控制技術領域，具體來講是一種基于開關電源斬波電壓的電源并聯控制模塊及并聯系統。

背景技術

在一個低壓大電流的電源并聯系統中，由多個電源模塊并聯輸出到一個公共輸出母線。其中，并聯控制電路的ORing FET(場效應晶體管合路)一般會放在電源模塊的功率輸出和公共輸出母線之間，其目的在于防止因為電源系統中的單個電源模塊產品發生故障而導致整個電源系統發生故障。

目前，服務器電源常見的ORing FET都會串聯在輸出電壓的高邊(正極側)而不是低邊(負極側)，并且大多是基于比較器電路控制的一個或多個FET(Field EffectTransistor，場效應晶體管)。由此會面臨如下問題：

1)由于常見的ORing FET都會串聯在輸出電壓的高邊(正極側)而不是低邊(負極側)，因此高邊驅動需要額外提供一組浮動電壓，通常為12V或5V，來驅動FET的Vgs(柵-源電壓)達到完全導通的目的。通常有兩種方法：一是功率變壓器專門提供一個輔助繞組通過整流濾波并附加限流電阻、穩壓元件得到所需浮動電壓，該方式缺點在于輔助繞組電壓受主功率負載影響波動較大，輔助繞組器件電壓、電流應力大，功耗大；二是通過專用IC(Integrated Circuit，集成電路)設計電荷泵電路得到所需浮動電壓，其缺點是控制電路復雜，成本高。

2)基于比較器電路控制的ORing FET通常是指：通過比較器電路檢測電源模塊的輸出電壓和公共輸出母線上的電壓之差，并相應地導通或關斷FET。即當該電壓差大于閾值電壓時，一個或多個FET被導通。那么，允許輸出電流從電源模塊流向公共輸出母線，壓降基本等于輸出電流的量值與FET導通電阻(或并聯的FET的等效電阻)的乘積。當該電壓差小于閾值電壓時，公共輸出母線流向電源模塊的反向電流被FET體內二極管截止。

基于比較器電路控制的ORing FET的缺點在于：比較器的輸入端存在相關聯的有限偏移電壓。該偏移電壓在設置(或判斷)閾值電壓時總是存在某些誤差，而控制功能將依據該閾值電壓導通和關斷FET。基于比較器控制的ORing FET電路未基于電源模塊自身的工作特性做合理的控制，其應用場合通常是有一定限制的。當電源模塊發生故障或負載特性發生變化時(如突然切換到輕載)，比較器控制電路不會快速關閉ORing FET；當電源模塊中AC/DC(Alternating Current/Direct Current，交流電流/直流電流)變換器熱插拔時，比較器控制電路不會快速根據模塊工作模式開啟或關閉ORing FET。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種基于開關電源斬波電壓的電源并聯控制模塊及并聯系統，不但電路結構簡單、功耗小、成本低；而且具備完善的保護功能和良好熱插拔適應性，系統可靠性高。