CN202978695U - 一种多路输出电源共地串并联电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多路输出电源共地串并联电路，有由控制电路(1)，隔离共地电路(2)，串联开关电路(3)，多路共地输出电源(4)，并联开关电路(5)，和多路汇集DC/DC电路(6)组成，由控制电路(1)中U4输出端分别与串并联电子开关的控制端相连接，并按时序要求对串并联电路中的电子开关进行控制，完成各时段的电源的串联或并联，以满足共地电源各档电压输出的使用要求，当电源串联时，隔离二极管共地只有D2导通，D1截止，当电路并联时，D1D2同时导通，形成电源共地，从而满足多路共地电源的使用要求；本实用新型结构简单，成本低，功耗小，安全可靠，他为电源企业的产品老化提供了一种全新的老化方式。

Description

一种多路输出电源共地串并联电路

所属技术领域

本实用新型涉及一种多路输出电源共地串并联电路，尤其是由控制电路，时序电路和开关电路组成的一种多路输出电源共地串并联电路，适用于电源产品老化系统的多路汇集电源老化。 

背景技术

目前，在许多电源生产企业，通常采用的开关(DC/DC，AC/DC，以下称电源产品)电源产品老化方法有二种；一种是现行比较多采用常温带载老化方式的方式，即采用功率电阻作为电源负载，根据电压的高低，负载端接入不同功率阻值的电阻对成品电源进行常温带载老化；由于电源产品用途不同，输出电压有单路和多路之分，功率又有大小之别，如；通讯用多路电源；输出电压有3.3V、5V、12V、48V、不等；输出功率大小不一，且均为共地输出，当产品在常温下通电带载老化时，必须根据不同的电压和功率配置不同功率的电阻作为负载，一是结构负载多，热耗大，能量耗损大，且非常不安全，稍处理不当就会发生碰极，短路等故障，目前，国内很多电源生产企业基本上都是采用这种传统的即不环保又不节能的老化方式。 

电源回馈式老化方式是一种节能老化方式，这种老化方式有效的解决了能量回收问题，将前述的热能功耗转换成电能回收，并回馈到输入端循环使用，降低了电源产品在老化过程中的能量消耗，但这种老化方式，由于控制方式复杂，成本高，其中难以解决的问题就是多电压输出的共地问题，为了解决多路输出，通常采用的办法是每一路输出都配置一个DC/DC变换器，一个电源有四路，就要配置四个DC变换来满足回馈要求，因此，一次老化百台至千台产品时，需要配置几百仍至几千个DC变换，使得老化系统成本昂贵，一般企业承受不了，仍采用常温带载的老化方式。 

电源产品，有单路和多路输出不同电压，每一路输出功率大小不一，不管输出电压有几路或功率大小，其输出端都是共一个参考点；“共地”，由于输出端共地，产品间电压不能进行串并联，这就使得产品在老化时，只能独立配置负载或配置DC变换，如果将这些共地产品进行简单的串并联来提高电压或减少DC变换配置，相互不同电压间会造成环流或短路，会造成极大的危险，轻者损坏老化电源产品，重者会形成短路，起火烧毁甚至造成功率管爆炸伤人的危险，因此，共地多路输出电源，是能通过简单的串并联来满足使用要求的；例如；一电源产品，共地输出电压为3V、5V、12V、24V、四路输出，在回馈式老化系统中，3V或5V间是不能串联的，每一台老化电源相同电压不能串联也不能并联，只能是一对一的配置DC/DC变换器来解决共地电源串并联问题，现在市埸上回馈式老化系统都是采用这种方 式来解决多路输出共地问题，这就导致系统成本增加，一般中小企业都难以接受，只能采用能耗大的常温通电带载的老化方式。 

同一产品，除单路输出外，在有多路输出又是共地的情况下，其输出电压相差比较大，比如通讯类许多电源产品，输出电压有低至3V以下，且有输出电流大，也有电压高至48V以上，如此之大的电压差，即使是采用了DC/DC变换，也难以满足全范围内的压差要求。 

不同电压提升到一个统一电压，如；3、5、12、48VDC通过DC变换后统一提升到48V，再将48VDC按电流大小，经DC/AC反馈回电源的输入端，这样一来，系统成本根据老化的产品的数量，将整机系统大幅度的提高，例如；一套老化二百台通讯电源产品的系统，按每台电源设计为四路不同电压，那么，就需要800台套功率不等的DC/DC电源变换电路，假如每一路成本按40元计，仅此一项需成本数万元，如果一次老化量在千台以上时，仅此一项所需成本就需数十万元。一台多路输出电源产品，进行老化时又不能适当的进行串并联，来提高输出电源或减少输出端，降低系统成本，即便是将相同电压进行并联，那么当其中一台发生故障时，监测系统难以处理，增加了难度，再由于系统结构复杂，成本高，故障率也相应高，一旦发生系统故障，造成整个老化系统不能正常工作。 

发明内容

为了克服现有共地多路输出电源不能进行串并联连接的不足，本实用新型提供一种多路输出电源共地串并联电路，该电路不仅能满足单电压输出电源的串并联连接，而且能方便的对多路输出共地电源进行有效串并联连接，以满足不同要求的使用。 

为了解决上述任务，本实用新型解决方法是； 

一种多路输出电源共地串并联电路，有由控制电路(1)，隔离共地电路(2)，串联开关电路(3)，多路共地输出电源(4)，并联开关电路(5)，和多路汇集DC/DC电路(6)组成，其特征在于： 

所述的控制电路(1)由时序电路U4p2输出端分别与串联开关电路(3)光耦合器U1U2输入端相连接，串联开关电路(3)光耦合器U1U2输出端分别与串联开关电路(3)回路中场效应管Q1Q2的G极相连接，场效应管Q1的SD极分别与多路共地输出电源(4)电源V3的正极和电源V1的负极相连接，形成多路共地输出电源(4)电源V1V2串联关系； 

所述的控制电路(1)时序电路U4P1与并联开关电路(5)光耦合器U3输入端相连，光耦合器U3输出端与并联回路中场效应管Q3G极相连接，多路共地输出电源(4)电源V2V4正极串隔离二极管D3D4并接后与场效应管Q3S极相连接，场效应管Q3D极与电压汇集器的输入端相连，形成多路共地输出电源(4)电源V2V4并联关系； 

所述的电源V1V2和V3V4为多路共地输出电源(4)，电源负极与隔离二极管D1D2负极相连接，隔离二极管D1D2正极端并接后接地，形成隔离共地，当电源V1V2形成串联工作方式时，二极管D1截止二极管D2导通，当电源V2V3形成并联工作方式时，通过隔离二极管D1D2形成电源V2V3共地电路。 

控制电路(1)由数字电路或采用MCU来完成，输出端根据电源输出路数或电源并联路数来决定，比如输出路数由二路到多数，那么输出控制端应与电源输出串并联决定，例如；输出电源为三路，电压为3V，9V，25V三路的共地电源，可采用二串一并，分别是，三个3V相串后电压约为9V，三个9V相串后电压为27V，三个25V相并电压为25V，如果按一般方式对这三个产品进行同时带载老化，那么前者需要九组不同阻值的功率电阻，作为热负载，如果采用后者，那么仍用功率电阻作为负载，那么只需要三个不同功率阻值的电阻即可，同理，采用DC/DC变换，前者要根据不同电路配置相应变换器，三路需九个DC/DC变换，成本大幅度增加，后者只需三只变换器即可满足要求，成本大幅度下降是显而易见的。 

共地多路输出电源中实现多电源串联，其实在所串电源中添加了一个受控电子开关，将二电压形成串联关系，由于多路电压串接后最后终只能一个地，在单路输出串接是很容易的事，如果共地时有二个不同电压且共地或以上时，是难以实现直接进行串并联的，否则，会导致整体都不能正常工作。 

多电压共地串联电路，在多个共地电源进行串联时，电源之间的电子开关由控制器U4控制，其它电子开关均为断开，如V3V1串联时，U4P2输出高电平，U1U2驱动Q2Q1导通，V1V2串联后向电压汇集器供电，同理，由于电源是共地的，由D1D2形成二次隔离二次共地，当V3V1串联时，由于D1对地为高电平，D1截止，那么在串联回路中只有D2与V3的负极形成串联回路关系，Q3截止，V2V4为等电压，等效为开路。 

多电压共地并联电路；V2V4经D3D4为并联关系，当二电源并联时，U4P1输出高电平，U4P2输出低电平，电路中只有U3使得Q3导通，经电压汇集器再经D1D2形成各自的输出回路，此时，Q2Q1是截止的，电源共地电路不影响V2V4的并联输出。 

本实用新型的有益效果 

多电压共地电路，根据不同的需求和不同的电压输出，生产企业在对产品进行老化时，就要根据不同电压和功率要求配备更多的功率负载电阻，作为老化负载，不仅加大成本，加大投入，而且还会产生更大的能源浪费，将电能变为热能消耗掉。 

本实用新型将能将多电压共地电路输出端进行串并联，有效的简化结构，降低成本，更重要的是为在老化系统中，将有限的能源回收作好前期的充分准备，将多个共地多路输出 产品，通过本新型进行串并简化，提高了产品的老化效率，降低能源浪费，本新型工艺简单，成本低，安全可靠，节能环保，为电源行业在进行产品老化时提供了一种新的途经。 

附图说明

图1本实用新型结构原理框图； 

图2本实用新型实施例结构原理电路图； 

图3是图2串联电路分体图； 

图4是图2并联电路分体图； 

图中标号说明；参见图1；(1)控制电路；由数字电路，MCU、DSP、PLC以及其它电路组成的时序电路；(2)共地电源隔离共地电路，电源共地分别由二极管隔离形成二次共地电路；(3)串联电路电子开关电路，(4)多路共地输出电源电路；(5)并联电路电子开关电路；(6)电源汇集DC/DC变换电路； 

参见图2；由U4完成的时序控制电路，U4可由数字电路，MCU，DSP，PLC、和其它可完成的可控时序电路，U1Q2、U2Q1组成的串联电子开关，U1U2U3为驱动电路，可以是驱动IC，光偶合器，变压器，以及采用其它器件完成的电子开关电路；U3Q3组成并联电路控制电子开关，D3D4为并联电压反回冲隔离二极管，同时也能起来均流的作用；D1D2为共地电源地二次隔离共地二极管，图2中只标示了二路电路共地输出，一路为串联电路，一路为并联电路，如在实际中，有多路串联或多路并联，均可采用本电路的基本方案进行扩展为三路四路串联，或三路四路并联，或并串混联，为了对本新型作进一步的说明，将图2分成图3图4具体串并联电路作进一步说明，以下结合实施例对本实用新型作进一步详细描述； 

具体实施方式；

以下结合附图2、图3图4对本实用新型作进一步详细描述； 

其实施例只是符合本实用新型技术内容的一个实例，本实用新型包含却不限于下述实施例所述内容，即本实施例的内容不是对本实用新型的进一步限定。(如本实用新型电路结构由模数电路完成，程序时序电路可以采用MCU，PLC、DSP或其它微控制来完成。为了分析起见，本实施例以模数电路仅作为分析基础，但不是对本实用新型的限定。) 

为了分析方便，本实施例只列出二路进行原理分析，一路为共地串联电路(图3)，另一路为共地并联电路(图4)，根据串并联共地电路原理，可以实现多路串联和并联电路的扩展；本实施例仅作为原理说明和电路分析，对本实施例原理分析，不是对本实用新型的串并原理的限定。 

实施例； 

参见图2；由U4组成时序输出电路，分别控制串并联的多路驱动控制开关电路 U1U2U3，按时序要求，串并联电路分别在规定的时序预以导通与关断，无任电源V1V2V3V4….多少串并回路，每一时序驱动阶段，都只有一路唯一的电路接通，如图2中V1V3形成串联电路时，U4p2为高电平，打开U1Q2、U2Q1电子开关，V1V3电压串联，向汇集器供电，同时Q3因U4P1输出低电平而截止，故V2V4无输出，当V2V4并联时，U4p1高电平，U4P2低电平，串联回路U1Q2和U2Q1截止，U3Q3导能，V2V4为并联输出。 

串联电路；参见图3，图3是图2电路中拆分串联部分，当U4p2输出驱动电平时，Q1Q2导通，V1V3串联，Q2D极向电压汇集器供电，由于Q1导通，D1截止，在共地电源经D1D2隔离二次共地电路中，只有D2导通，从而完成V1V3串联后的对外供电；U4P2与U1Q2和U2Q1电子开关的输入端相连接，D1D2负端与V1V3的负极相连接D1D2的正极端并接后接地，形成隔离地，串联时，只有D2导通，其它截止。 

并联电路；参见图4、图4为图2电路中拆分的并联电路，当U4P1输出驱动电平时，U3Q3电子开关导通，V2V4通过D3D4并接后经Q3向电压汇集器供电，由于并联时，V2V4负极对地均为低电位，D1D2均为并联接地，V2V4提供并联功率，各回路互不影响，并联时，串联回路电子开关截止。 

隔离二次共地电路；D1D2分别与V1V3和V2V4的负极相连接，电路在串联时，无任有几组共地电源进行串联，(图3)和多只D1D2并接的二极管，在串联电路中，只有唯一的D2才能作为串联电路的负载地。其它二极管为截止。 

并联二次共地；由于将相等电路功率相并，所有相并电源需共地，考虑到串联时的共地，采用共地电路负极经二极管隔离共地来完成，电路在串联时，所并二极管仅一只导通，形成串联地，当并联时，所有二极管均导通，形成并联共地，从而满足了串联并联时的地和共地问题。 

由于U4p1p2输出端按时序输出，如需扩展串并联电路，只需在新增的电源中添加串联电子开关即可，完成多个电压串联，如果多个不同电压的串联，U4需根据回路数来决定时序输出端，同理，多电压并联路数仍需按路数决定U4的输出端，如；一电源产品共地四输出，需组成二串二并时，U4时序按输出四路决定，周而复始，从而达到多路输出共地电源串并联的目的。 

本实用新型多路电源共地输出串并联电路，实现了在多路输出共地的情况下，不改变电源的基本结构，有效的将多路输出共地电源进行串并联，采用本新型的串并联方式，不仅结构简单，成本低，安全可靠，在电源产品老化系统中，为系统节能降耗，提供了一种全新的老化方式。 

Claims (1)

1.一种多路输出电源共地串并联电路，有由控制电路(1)，隔离共地电路(2)，串联开关电路(3)，多路共地输出电源(4)，并联开关电路(5)，和多路汇集DC/DC电路(6)组成，其特征在于： 

所述的控制电路(1)时序电路U4p2输出端分别与串联开关电路(3)光耦合器U1U2输入端相连接，串联开关电路(3)光耦合器U1U2输出端分别与串联开关电路(3)回路中场效应管Q1Q2的G极相连接，场效应管Q1的SD极分别与多路共地输出电源(4)电源V3的正极和电源V1的负极相连接，形成多路共地输出电源(4)电源V1V2串联关系； 

所述的控制电路(1)时序电路U4P1与并联开关电路(5)光耦合器U3输入端相连，光偶合器U3输出端与并联回路中场效应管Q3G极相连接，多路共地输出电源(4)电源V2V4正极串隔离二极管D3D4并接后与场效应管Q3S极相连接，场效应管Q3D极与电压汇集器的输入端相连，形成多路共地输出电源(4)电源V2V4并联关系； 

所述的电源V1V2和V3V4为多路共地输出电源(4)，电源负极与隔离二极管D1D2负极相连接，隔离二极管D1D2正极端并接后接地，形成隔离共地，当电源V1V2形成串联工作方式时，二极管D1截止二极管D2导通，当电源V2V3形成并联工作方式时，通过隔离二极管D1D2形成电源V2V3共地电路。 

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