[发明专利]基于开关电源斩波电压的电源并联控制模块及并联系统

说明书

本发明公开了一种基于开关电源斩波电压的电源并联控制模块及并联系统，涉及电源系统控制技术领域。该电源并联控制模块中，电荷泵电路用于：将电源模块中功率变换器的输出电压VIN升高到VIN+VCC，为合路MOSFET提供Vgs驱动所需辅助电压；缓启动电路用于：在电源模块开关机或功率变换器热插拔时，进行过渡状态控制，防止电源模块输出电流逆流；故障处理电路用于：当电源模块发生故障需要关闭输出时，快速关闭合路MOSFET的Vgs，防止电源模块输出电流逆流；FET驱动电路用于：实现合路MOSFET的推挽驱动和Vgs的过压防护。本发明不但电路结构简单、功耗小、成本低；而且具备完善的保护功能和良好热插拔适应性，系统可靠性高。

技术领域

本发明涉及电源系统控制技术领域，具体来讲是一种基于开关电源斩波电压的电源并联控制模块及并联系统。

背景技术

在一个低压大电流的电源并联系统中，由多个电源模块并联输出到一个公共输出母线。其中，并联控制电路的ORing FET(场效应晶体管合路)一般会放在电源模块的功率输出和公共输出母线之间，其目的在于防止因为电源系统中的单个电源模块产品发生故障而导致整个电源系统发生故障。

目前，服务器电源常见的ORing FET都会串联在输出电压的高边(正极侧)而不是低边(负极侧)，并且大多是基于比较器电路控制的一个或多个FET(Field EffectTransistor，场效应晶体管)。由此会面临如下问题：

1)由于常见的ORing FET都会串联在输出电压的高边(正极侧)而不是低边(负极侧)，因此高边驱动需要额外提供一组浮动电压，通常为12V或5V，来驱动FET的Vgs(栅-源电压)达到完全导通的目的。通常有两种方法：一是功率变压器专门提供一个辅助绕组通过整流滤波并附加限流电阻、稳压元件得到所需浮动电压，该方式缺点在于辅助绕组电压受主功率负载影响波动较大，辅助绕组器件电压、电流应力大，功耗大；二是通过专用IC(Integrated Circuit，集成电路)设计电荷泵电路得到所需浮动电压，其缺点是控制电路复杂，成本高。

2)基于比较器电路控制的ORing FET通常是指：通过比较器电路检测电源模块的输出电压和公共输出母线上的电压之差，并相应地导通或关断FET。即当该电压差大于阈值电压时，一个或多个FET被导通。那么，允许输出电流从电源模块流向公共输出母线，压降基本等于输出电流的量值与FET导通电阻(或并联的FET的等效电阻)的乘积。当该电压差小于阈值电压时，公共输出母线流向电源模块的反向电流被FET体内二极管截止。

基于比较器电路控制的ORing FET的缺点在于：比较器的输入端存在相关联的有限偏移电压。该偏移电压在设置(或判断)阈值电压时总是存在某些误差，而控制功能将依据该阈值电压导通和关断FET。基于比较器控制的ORing FET电路未基于电源模块自身的工作特性做合理的控制，其应用场合通常是有一定限制的。当电源模块发生故障或负载特性发生变化时(如突然切换到轻载)，比较器控制电路不会快速关闭ORing FET；当电源模块中AC/DC(Alternating Current/Direct Current，交流电流/直流电流)变换器热插拔时，比较器控制电路不会快速根据模块工作模式开启或关闭ORing FET。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于开关电源斩波电压的电源并联控制模块及并联系统，不但电路结构简单、功耗小、成本低；而且具备完善的保护功能和良好热插拔适应性，系统可靠性高。