本发明涉及电力电子变换技术领域，具体的，涉及功率单元均流控制电路。
背景技术：
随着电力电子技术的迅速发展，功率mosfet以其高频性能好、开关损耗小、输入阻抗高、驱动功率小、驱动电路简单等优点在高频感应加热电源中得到了广泛的应用。但是，功率mosfet容量的有限也成了亟待解决的问题。从理论上讲，功率mosfet的扩容可以通过串联和并联两种方法来实现，实际使用中考虑到其导通电阻rds(on)具有正温度系数的特点，多采用多管并联来增加其功率传导能力。在功率mosfet多管并联时，器件内部参数的微小差异就会引起并联各支路电流的不平衡而导致单管过流损坏，严重情况下会破坏整个逆变装置，因此，功率mosfet多管并联时的均流控制成为亟待解决的问题。
目前，均流控制多采用软件均流，软件发出一个控制信号，控制多路功率mosfet的通断，由于每个功率mosfet的内阻、引线电感和输出阻抗都不同，导致各个功率mosfet的电流不能完全一致，均流效果差。
技术实现要素：
本发明提出功率单元均流控制电路，解决了现有技术中功率单元均流控制效果差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种功率单元均流控制电路，功率单元包括并联的多个半桥电路，所述半桥包括串联的上桥臂功率管和下桥臂功率管，包括依次连接的调节器电路、比较电路和pwm调制电路，
所述调节器电路的一个输入端用于与外部指令信号连接，所述调节器电路的另一个输入端与反馈信号连接，
所述比较电路的一个输入端与所述调节器电路的输出连接，所述比较电路的另一个输入端与三角波发生电路的输出连接，
所述pwm调制电路包括触发器、与门电路一及与门电路二，所述触发器的时钟输入引脚与所述比较电路的输出连接，所述与门电路一的一个输入端与所述触发器的/q输出端连接，所述与门电路一的另一个输出端与所述比较电路的输出连接，所述与门电路一的输出用于驱动上桥臂功率管，
所述与门电路二的一个输入端与所述触发器的q输出端连接，所述与门电路二的另一个输出端与所述比较电路的输出连接，所述与门电路二的输出用于驱动下桥臂功率管。
进一步，所述比较电路和所述触发器之间依次通过与非门电路一、非门电路一连接，
所述比较电路和所述与门电路一之间依次通过所述与非门电路一、非门电路二连接，
所述比较电路和所述与门电路二之间依次通过所述与非门电路一、非门电路二连接，
所述与非门电路一的一个输入端与所述比较电路的输出连接，所述与非门电路一的另一个输入端与故障信号总线连接。
进一步，还包括故障信号输出电路，所述故障信号输出电路包括依次连接的二极管二十二和第十五电阻，所述二极管二十二的阳极用于连接外部故障信号一，所述第十五电阻的一端与地信号连接，
还包括二极管三，所述二极管三的阳极用于连接外部故障信号二，所述二极管三的阴极与所述二极管二十二的阴极连接，所述二极管二十二的阴极与非门电路三连接，所述非门电路三的输出与所述故障信号总线连接。
进一步，还包括短路故障输入电路，所述短路故障输入电路包括依次连接的锁存器和二极管六，所述锁存器的输入端用于连接外部短路故障信号，所述二极管六的阴极与所述故障信号总线连接。
进一步，还包括占空比过高故障检测电路，所述调节器电路和所述比较电路均为电路结构相同的多路，所述占空比过高故障检测电路包括依次连接的或门电路、施密特触发器和计时电路，
所述或门电路的多个输入端分别与多路所述比较电路的输出连接，所述计时电路的输出依次通过所述锁存器、二极管五与所述故障信号总线连接。
进一步，所述调节器电路与外部指令信号之间通过电压跟随器连接。
进一步，还包括控制信号指示电路，所述控制信号指示电路包括电路结构相同的指示电路一和指示电路二，
所述指示电路一包括依次连接的与门电路三、第十一电阻和第一led灯，所述与门电路三的两个输入端分别与所述与门电路一的两个输入端连接，所述第一led灯接地信号，
所述指示电路二包括依次连接的与门电路四、第十二电阻和第二led灯，所述与门电路四的两个输入端分别与所述与门电路二的两个输入端连接，所述第二led灯接地信号。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明中外部指令信号为给定的电流信号，反馈信号为电流传感器测量得到的流过上桥臂功率管的电流，给定的电流信号与反馈的电流信号均输入到调节器电路中，用于调节调节器电路的输出；调节器电路的输出接入比较电路，与三角波载波进行比较，输出第一pwm波；第一pwm波输入到触发器的时钟输入引脚，输出两路互补的包含有周期信息的脉冲信号q和/q，同时，第一pwm波和q\输入到与门电路一，输出包含有占空比信号的pwm信号top1，第一pwm波和q输入到与门电路二，输出包含有占空比信号的pwm信号bot1，top1和bot1为互补的两路pwm信号，分别用于控制上桥臂功率管和下桥臂功率管的导通。
本发明均流控制电路为多路，一路均流控制电路对应一个半桥电路，多个均流控制电路的输入指令相同，输出信号top1和bot1根据每个半桥电路的实际工作电流进行调整，实现了每个半桥电路的各自均流，从而保证均流效果。
其中，调节器电路可以采用常用的比例控制电路、比例积分控制电路或者pid控制电路等常用的调节控制电路；给定的电流信号为固定的电平信号，本实施例中，为适应不同的功率等级的需要，外部指令信号外接0～10v或-10v～0的电压源，通过调整电压源的输出电压适应不同的功率等级。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明电路原理框图；
图2为本发明中一路调节器电路、一路比较电路和一路pwm调制电路原理图；
图3为本发明中触发器输入输出波形示意图；
图4为本发明中pwm调制电路输入输出波形示意图(top1)；
图5为本发明中pwm调制电路输入输出波形示意图(bot1)；
图6为本发明中故障信号输出电路原理图；
图7为本发明整体电路原理图；
图中：1调节器电路，2比较电路，3pwm调制电路，31触发器，32与门电路一，33与门电路二，4三角波发生电路，5与非门电路一，6非门电路一，7非门电路二，8故障信号总线，9故障信号输出电路，10外部故障信号一，11外部故障信号二，12短路故障输入电路，121锁存器，122二极管六，13外部短路故障信号，14占空比过高故障检测电路，141或门电路，142施密特触发器，143计时电路，15外部指令信号，16反馈信号，17电压跟随器，18控制信号指示电路，181指示电路一，182指示电路二，19故障信号三，20故障信号四，21非门电路三。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
一种功率单元均流控制电路，功率单元包括并联的多个半桥电路，半桥包括串联的上桥臂功率管和下桥臂功率管，包括依次连接的调节器电路1、比较电路2和pwm调制电路3，
调节器电路1的一个输入端用于与外部指令信号15连接，调节器电路1的另一个输入端与反馈信号16连接，
比较电路2的一个输入端与调节器电路1的输出连接，比较电路2的另一个输入端与三角波发生电路4的输出连接，
pwm调制电路3包括触发器31、与门电路一32及与门电路二33，触发器31的时钟输入引脚与比较电路2的输出连接，与门电路一32的一个输入端与触发器31的/q输出端连接，与门电路一32的另一个输出端与比较电路2的输出连接，与门电路一32的输出用于驱动上桥臂功率管，
与门电路二33的一个输入端与触发器31的q输出端连接，与门电路二33的另一个输出端与比较电路2的输出连接，与门电路二33的输出用于驱动下桥臂功率管。
本实施例中外部指令信号15为给定的电流信号，反馈信号16为电流传感器测量得到的流过上桥臂功率管的电流，给定的电流信号与反馈的电流信号均输入到调节器电路1中，用于调节调节器电路1的输出；调节器电路1的输出接入比较电路2，与三角波载波进行比较，输出第一pwm波；第一pwm波输入到触发器31的时钟输入引脚，输出两路互补的包含有周期信息的脉冲信号q和/q，同时，第一pwm波和q\输入到与门电路一32，输出包含有占空比信号的pwm信号top1，第一pwm波和q输入到与门电路二33，输出包含有占空比信号的pwm信号bot1，top1和bot1为互补的两路pwm信号，分别用于控制上桥臂功率管和下桥臂功率管的导通。
本实施例均流控制电路为多路，一路均流控制电路对应一个半桥电路，多个均流控制电路的输入指令相同，输出信号top1和bot1根据每个半桥电路的实际工作电流进行调整，实现了每个半桥电路的各自均流，从而保证均流效果。
其中，调节器电路1可以采用常用的比例控制电路、比例积分控制电路或者pid控制电路等常用的调节控制电路；给定的电流信号为固定的电平信号，本实施例中，为适应不同的功率等级的需要，外部指令信号15外接0～10v或-10v～0的电压源，通过调整电压源的输出电压适应不同的功率等级。
如图3所示，为触发器31输入输出波形示意图，clk引脚的输入信号为比较电路2的输出pwm1(如图2所示)，触发器31输出两路互补的脉冲信号q和/q；如图4所示，比较电路2的输出pwm1和/q信号共同输入到与门电路一32，与门电路二33输出上桥臂功率管驱动脉冲top1；如图5所示，比较电路2的输出pwm1和q信号共同输入到与门电路二33，与门电路二33输出下桥臂功率管驱动脉冲bot1。
进一步，比较电路2和触发器31之间依次通过与非门电路一65、非门电路一6连接，
比较电路2和与门电路一32之间依次通过与非门电路一65、非门电路二7连接，
比较电路2和与门电路二33之间依次通过与非门电路一65、非门电路二7连接，
与非门电路一65的一个输入端与比较电路2的输出连接，与非门电路一65的另一个输入端与故障信号总线8连接。
比较电路2的输出即为第一pwm波，第一pwm波和故障信号总线8分别输入与非门电路一65，故障信号总线8包含有功率单元的故障信息，正常工作时，故障信号总线8为高电平，与非门电路一65的输出为第一pwm波的取反信号，当功率单元出现故障时，故障信号总线8为低电平，与非门电路一65持续输出高电平，均流控制电路的输出top1和bot1均为高电平，上桥臂功率管和下桥臂功率管均关断，从而实现了功率单元故障时，及时关闭控制信号输出，避免电路元件的损坏。
正常工作时，第一pwm波经过与非门电路一65之后取反，非门电路一6和非门电路二7用于将取反之后的第一pwm波再取反，以得到正确的第一pwm波。
进一步，还包括故障信号输出电路9，故障信号输出电路9包括依次连接的二极管二十二和第十五电阻，二极管二十二的阳极用于连接外部故障信号一10，第十五电阻的一端与地信号连接，
还包括二极管三，二极管三的阳极用于连接外部故障信号二11，二极管三的阴极与二极管二十二的阴极连接，二极管二十二的阴极与非门电路三21连接，非门电路三21的输出与故障信号总线8连接。
二极管二十二和二极管三的阴极连接，当有故障发生时，二极管二十二的阴极为高电平，经过非门电路三21之后变为低电平，非门电路三21的输出端与故障信号总线8连接，故障信号总线8变为低电平，将上桥臂功率管和下桥臂功率管关断。
本实施中，还包括外部故障信号三19和外部故障信号四20，外部故障信号三19通过二极管四接入故障信号总线8，外部故障信号四20通过二极管七接入故障信号总线8，多个故障信号中，只要有一个出现故障，就能将故障信号总线8拉低、关闭上桥臂功率管和下桥臂功率管，实现电路的有效保护。
进一步，还包括短路故障输入电路12，短路故障输入电路12包括依次连接的锁存器121和二极管六122，锁存器121的输入端用于连接外部短路故障信号13，二极管六122的阴极与故障信号总线8连接。
当功率单元发生短路故障时，外部短路故障信号13为高电平，该高电平信号送入锁存器121的第四引脚，通过锁存器121进行保持，锁存器121的第二引脚输出高电平，二极管六122导通，二极管六122的阴极为高电平，经过非门电路三21之后变为低电平，非门电路三21的输出端与故障信号总线8连接，故障信号总线8变为低电平，将上桥臂功率管和下桥臂功率管关断。
进一步，还包括占空比过高故障检测电路14，调节器电路1和比较电路2均为电路结构相同的多路，占空比过高故障检测电路14包括依次连接的或门电路141、施密特触发器142和计时电路143，
或门电路141的多个输入端分别与多路比较电路2的输出连接，计时电路143的输出依次通过锁存器121、二极管五与故障信号总线8连接。
为保证功率管有足够的时间进行导通、断开状态的切换，功率管不能全周期导通，多路比较电路2的输出为多路第一pwm波，本实施例通过设置占空比过高故障检测电路14，当多路第一pwm波中有一路的占空比接近100％时，或门电路141输出为高电平，经施密特触发器142整形滤波之后，或门电路141的输出接入计时电路143，当或门电路141输出高电平的时间超过设定值时，计时电路143输出高电平信号，该高电平信号送入锁存器121的第六引脚，经锁存器121进行信号保持之后，锁存器121的第九引脚输出高电平，二极管五导通，二极管的阴极为高电平，经过非门电路三21之后变为低电平，非门电路三21的输出端与故障信号总线8连接，故障信号总线8变为低电平，将上桥臂功率管和下桥臂功率管关断。
其中，计时电路143的设定时间由r20、r21和c15进行调节。
进一步，调节器电路1与外部指令信号15之间通过电压跟随器17连接。
在调节器电路1之前加入电压跟随器17，起到阻抗匹配的作用，有利于提高电路的带载能力。
进一步，还包括控制信号指示电路18，控制信号指示电路18包括电路结构相同的指示电路一181和指示电路二182，
指示电路一181包括依次连接的与门电路三、第十一电阻和第一led灯，与门电路三的两个输入端分别与与门电路一32的两个输入端连接，第一led灯接地信号，
指示电路二182包括依次连接的与门电路四、第十二电阻和第二led灯，与门电路四的两个输入端分别与与门电路二33的两个输入端连接，第二led灯接地信号。
本实施例中指示电路一181用于直观的显示输入到上桥臂功率管的控制信号top1，指示电路二182用于直观的显示输入到下桥臂功率管的控制信号bot1，方便维护和调试。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种功率单元均流控制电路，功率单元包括并联的多个半桥电路，所述半桥电路包括串联的上桥臂功率管和下桥臂功率管，其特征在于，包括依次连接的调节器电路(1)、比较电路(2)和pwm调制电路(3)，
所述调节器电路(1)的一个输入端用于与外部指令信号(15)连接，所述调节器电路(1)的另一个输入端与反馈信号(16)连接，
所述比较电路(2)的一个输入端与所述调节器电路(1)的输出连接，所述比较电路(2)的另一个输入端与三角波发生电路(4)的输出连接，
所述pwm调制电路(3)包括触发器(31)、与门电路一(32)及与门电路二(33)，所述触发器(31)的时钟输入引脚与所述比较电路(2)的输出连接，所述与门电路一(32)的一个输入端与所述触发器(31)的/q输出端连接，所述与门电路一(32)的另一个输出端与所述比较电路(2)的输出连接，所述与门电路一(32)的输出用于驱动上桥臂功率管，
所述与门电路二(33)的一个输入端与所述触发器(31)的q输出端连接，所述与门电路二(33)的另一个输出端与所述比较电路(2)的输出连接，所述与门电路二(33)的输出用于驱动下桥臂功率管。
2.根据权利要求1所述的功率单元均流控制电路，其特征在于，所述比较电路(2)和所述触发器(31)之间依次通过与非门电路一(5)、非门电路一(6)连接，
所述比较电路(2)和所述与门电路一(32)之间依次通过所述与非门电路一(5)、非门电路二(7)连接，
所述比较电路(2)和所述与门电路二(33)之间依次通过所述与非门电路一(5)、非门电路二(7)连接，
所述与非门电路一(5)的一个输入端与所述比较电路(2)的输出连接，所述与非门电路一(5)的另一个输入端与故障信号总线(8)连接。
3.根据权利要求2所述的功率单元均流控制电路，其特征在于，还包括故障信号输出电路(9)，所述故障信号输出电路(9)包括依次连接的二极管二十二和第十五电阻，所述二极管二十二的阳极用于连接外部故障信号一(10)，所述第十五电阻的一端与地信号连接，
还包括二极管三，所述二极管三的阳极用于连接外部故障信号二(11)，所述二极管三的阴极与所述二极管二十二的阴极连接，所述二极管二十二的阴极与非门电路三(21)连接，所述非门电路三(21)的输出与所述故障信号总线(8)连接。
4.根据权利要求2所述的功率单元均流控制电路，其特征在于，还包括短路故障输入电路(12)，所述短路故障输入电路(12)包括依次连接的锁存器(121)和二极管六(122)，所述锁存器(121)的输入端用于连接外部短路故障信号(13)，所述二极管六(122)的阴极与所述故障信号总线(8)连接。
5.根据权利要求4所述的功率单元均流控制电路，其特征在于，还包括占空比过高故障检测电路(14)，所述调节器电路(1)和所述比较电路(2)均为电路结构相同的多路，所述占空比过高故障检测电路(14)包括依次连接的或门电路(141)、施密特触发器(142)和计时电路(143)，
所述或门电路(141)的多个输入端分别与多路所述比较电路(2)的输出连接，所述计时电路(143)的输出依次通过所述锁存器(121)、二极管五与所述故障信号总线(8)连接。
6.根据权利要求1所述的功率单元均流控制电路，其特征在于，所述调节器电路(1)与外部指令信号(15)之间通过电压跟随器(17)连接。
7.根据权利要求1所述的功率单元均流控制电路，其特征在于，还包括控制信号指示电路(18)，所述控制信号指示电路(18)包括电路结构相同的指示电路一(181)和指示电路二(182)，
所述指示电路一(181)包括依次连接的与门电路三、第十一电阻和第一led灯，所述与门电路三的两个输入端分别与所述与门电路一(32)的两个输入端连接，所述第一led灯接地信号，
所述指示电路二(182)包括依次连接的与门电路四、第十二电阻和第二led灯，所述与门电路四的两个输入端分别与所述与门电路二(33)的两个输入端连接，所述第二led灯接地信号。
技术总结