[发明专利]一种多模块并联电子负载

说明书

本发明公开了一种多模块并联电子负载，包括多个并联模块，多个并联模块均与求和电路连接，每个模块中均设有取样电阻、差分取样电路和比例运放电路。取样电阻采用温度系数好、精度高的均流电阻；差分取样电路中设有高速差分运放；比例运放电路中设有可调电位器。通过简单电路实现单支功率调整管及多个模块的均流，均流效果好，电路简单，成本低廉，解决模块均流问题并提高生产效率，在多模块并联使用中，保证多模块均流度一致，增加电子负载的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种电子负载，尤其涉及一种多模块并联电子负载。

背景技术

电子负载是通过控制内部功率器件耗散功率消耗电能的设备，主要适用于各种电源、电池、适配器及需要电子负载测试的场合。它能够提供强大的测试环境，以满足不同的测试需求，是电源类研发及生产中一个至关重要的设备。而目前市面上电子负载的种类多种多样，选择合适的电子负载可以更高效、更高质量的完成相应的工作。

电子负载通过控制内部功率(MOSFET)或晶体管的导通量(占空比大小)，可实现功率器件输出回路电流的恒定。而流经单个功率器件的电流是有限的，电流过大会导致耗散功率过大，容易烧坏功率器件。因此在工程应用中，通常采用多管并联的方式来设计电子负载。而功率管并联使用时，就需要控制各个器件流过电流的大小一致。若各个功率管的工作电流长时间分布不均匀，可能会导致使用寿命不一致甚至损坏。目前改善均流的措施有很多，如精选元件、改进驱动电路、加装平衡电抗器等等。

随着电力行业向大电流大容量的方向发展，测试过程也就需要功率密度较大的电子负载。而仅仅依靠多个功率器件的并联已不能满足功率的需求，电子负载朝着多模块或多支路并联的方向发展。这样可以方便地实现任意容量的扩展，满足各种大功率的需求。同时，并联运行还是实现系统冗余设计的有效手段，可以提高系统运行的可靠性。与多个功率器件并联方式相同，电流的均分也是多模块并联运行过程中需要解决的一个重要问题。电流分布不均匀会导致各模块不一致，可能出现过载，危害电源，或者在某个支路上出现局部的过热点或局部过力点，使元件变形或损坏，导致系统的可靠性下降。相反，如果并联模块的均流效果好，则各模块或各支路元件的利用率相当，裕度适当，电子负载的可靠性也得到有效保障。

然而，传统改善多管并联均流问题的方法将不再适用于多模块的电子负载设计中。

现有技术一：

如图1所示，电子负载为解决多管并联均流问题，通常会在电路设计中加入反馈电路。如下图所示，MOS管和电阻Rs组成负反馈电路，MOS管工作在恒流区，运算放大器同相端调节设定恒流值，MOS管的电流在电阻Rs上产生压降，反馈到运放反相端实现控制输出电流。

U1为参考电压送入运放同相端，MOS管输出回路的电流Is经Rs转换为电压后，反馈到运放反向端实现控制Vgs，从而控制MOS管输出回路电流Is的稳定。电容C1的作用是消除杂波，同时也是对运放输出的梯形波进行补偿，似的电压变化速度减缓，尽量避免MOS管G极电压高频变化可能引发的振荡。

现有技术一的缺点：

当多只功率调整管并联使用此种方案时，每个运放单元的DRIVE是一个驱动信号，通过Rs1和Rs2为功率调整管的电流信号进行采样后，与驱动信号进行误差比较来控制流经Q1、Q2的电流。此方案理论上能较准确实现多只功率调整管的均流，其中Rs1和Rs2为温度系数与精度较好的均流电阻，保证取样电流的一致性。不过在此方案应用过程中需要注意的是当均流电阻选取过大时，虽然能准确的对电流进行采样，但随着电流的增大，均流电阻因功率消耗和发热，会导致均流电阻阻值变化，采样电压不准，从而导致功率调整管的均流效果有所差异；若选用的均流电阻阻值较小，在大电流时能较好的实现功率调整管间的均流，而在电源工作在小电流时，由于采样的信号较小，若处理不当，会导致功率调整管间的均流效果不一致，进而影响功率管的使用寿命。当以此方案增加功率调整管个数来扩展电子负载的功率时，管子的个数越多，流经每支功率调整管的电流差异增大，导致功率调整管不均流，影响电子负载的可靠性。