人類社會(huì)的進(jìn)步離不開社會(huì)各界的努力。各種電子產(chǎn)品的升級(jí)離不開我們?cè)O(shè)計(jì)師的努力。實(shí)際上,許多人并不了解模塊電源等電子產(chǎn)品的組成。隨著模塊電源市場(chǎng)的成熟,一些低壓輸入和超高功率模塊電源越來(lái)越受客戶歡迎。但是,在某些低壓和大功率應(yīng)用中,單個(gè)模塊電源不能滿足負(fù)載功率要求,因此需要并行考慮。并聯(lián)使用多個(gè)中/低功率電源不但可以滿足負(fù)載功率要求并減輕壓力,而且還可以減少負(fù)載。而且還可以應(yīng)用冗余技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。實(shí)驗(yàn)證明,兩個(gè)并行系統(tǒng)的故障率比單個(gè)電源的故障率小得多。因此,在多個(gè)單元的情況下,系統(tǒng)的可靠性將大大提高。
并行模塊電源中要解決的主要問(wèn)題是電流共享問(wèn)題。均流可確保模塊之間電流應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻分布,并防止一個(gè)或多個(gè)模塊在電流限制狀態(tài)下運(yùn)行。由于并行運(yùn)行中每個(gè)模塊的特性不一致,因此良好的外部特性可能會(huì)承受更大的電流甚至過(guò)載。而那些外部特性較差的設(shè)備則在輕負(fù)載甚至空載下運(yùn)行。這種不均勻的電流使熱應(yīng)力變大并且降低了可靠性。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)電子元件的溫度從25度上升到50度時(shí),其壽命僅為25度時(shí)的1/6。
因此,對(duì)于其中多個(gè)開關(guān)變換器模塊并聯(lián)連接的電源系統(tǒng),要求每個(gè)模塊所承載的電流可以自動(dòng)平衡以實(shí)現(xiàn)均流。為了提高系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性,應(yīng)盡可能不增加外部電流共享控制措施,而應(yīng)將電流共享和冗余技術(shù)結(jié)合起來(lái)。當(dāng)輸入電壓和/或負(fù)載電流變化時(shí),輸出電壓應(yīng)保持穩(wěn)定,并且均流的瞬態(tài)響應(yīng)應(yīng)良好。
常見的均流方法有:
1、 輸出阻抗法(下垂法,電壓調(diào)整率法)
并聯(lián)連接的每個(gè)模塊的外部特性均表現(xiàn)出下垂特性,負(fù)載越重,輸出電壓越低。 并聯(lián)時(shí),具有堅(jiān)硬的外部特性(較小的內(nèi)部電阻)的模塊具有較大的輸出電流。
具有軟外部特性的模塊具有較小的輸出電流。
輸出阻抗方法的思想是嘗試將具有硬外部特性(較小的內(nèi)部電阻和低斜率)的外部特性的斜率調(diào)整為與具有軟外部特性的模塊接近,從而使兩個(gè)模塊的電流分布
幾乎是統(tǒng)一的。
2、 主從設(shè)置法
主從設(shè)置方法是選擇一個(gè)模塊作為主模塊(Master Module),其余模塊用作從模塊(Slave Module)。
主模塊的電壓調(diào)節(jié)器用于控制其余并聯(lián)模塊的電壓調(diào)節(jié)值,并且所有并聯(lián)模塊均具有電流型內(nèi)環(huán)控制。
由于每個(gè)從模塊的電流是根據(jù)相同的參考電流(從主模塊的電壓誤差轉(zhuǎn)換而來(lái)的參考電流)調(diào)制的,因此它與主模塊的電流一致,并實(shí)現(xiàn)了均流。
主從設(shè)置方法的主要缺點(diǎn):主模塊和從模塊之間必須存在通信鏈接,這會(huì)使系統(tǒng)變得復(fù)雜。 如果主模塊發(fā)生故障,則整個(gè)系統(tǒng)將無(wú)法工作。 它不適用于冗余并行系統(tǒng)。
電壓環(huán)路具有較大的帶寬,很容易受到外界的影響。
3、 平均電流自動(dòng)均流法
均流總線用于連接所有電源模塊的輸出電流采樣電壓的輸出端子。 均流總線上的電壓由每個(gè)功率模塊的均流電阻和所有并行功率模塊系統(tǒng)的采樣電壓提供。
用通俗易懂的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō),均流母線的電壓是每個(gè)模塊的電流信號(hào)(以電壓表示)的平均值,然后將每個(gè)模塊的電流信號(hào)(以電壓表示)與均流信號(hào)進(jìn)行比較 獲得控制補(bǔ)償金額。
平均電流自動(dòng)均流方法可以準(zhǔn)確地共享電流。
4、 最大電流法自動(dòng)均流
也稱為“民主電流共享方法”,該方法類似于主從設(shè)置方法,不同之處在于主模塊不是固定的,系統(tǒng)中電流最大的模塊會(huì)自動(dòng)用作主模塊。
5、 熱應(yīng)力自動(dòng)均流法
該方法根據(jù)每個(gè)模塊的電流和溫度(即熱應(yīng)力)自動(dòng)均衡電流。
在系統(tǒng)中,仍然將每個(gè)模塊的電流平均值用于獲取電流共享總線作為比較參考,并將每個(gè)模塊的電流信號(hào)與電流共享總線進(jìn)行比較以獲得誤差,然后對(duì)控制進(jìn)行補(bǔ)償。
6、 外加均流控制器
當(dāng)采用這種方法時(shí),需要在每個(gè)模塊的控制電路中添加一個(gè)特殊的均流控制器,以并行檢測(cè)每個(gè)模塊的電流不平衡并調(diào)整控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)均流。
然而,電流共享控制器的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。 如果設(shè)計(jì)不正確,則系統(tǒng)可能會(huì)變得不穩(wěn)定。