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輸出并聯(lián)均流電路設(shè)計(jì)
來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2023-02-27 點(diǎn)擊量:662
我們要如何實(shí)現(xiàn)電流均流呢?當(dāng)兩個(gè)模塊并聯(lián)使用時(shí),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)模塊輸出電流高,一個(gè)模塊輸出電流低的情況,這種時(shí)候,如果我們能夠讓輸出電流高的模塊電壓下降,或者輸出電流電流低的模塊電壓升高,就可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊電流往均流方向調(diào)節(jié)。
一般有以下幾種方式,可以實(shí)現(xiàn)模塊的均流功能:
(1)輸出阻抗法(下垂法)
這種方法是通過(guò)調(diào)節(jié)模塊的輸出阻抗,達(dá)到近似均流的目的。如下圖,單獨(dú)使用時(shí),如果模塊輸出電流增大,通過(guò)電流檢測(cè)電阻R1將電流信號(hào)放大,疊加到電壓環(huán)負(fù)反饋輸入端,經(jīng)過(guò)與基準(zhǔn)電壓Vr比較后,輸出信號(hào)通過(guò)環(huán)路反饋,使得輸出電壓降低,降低模塊輸出電流。
模塊并聯(lián)使用時(shí),假設(shè)模塊1輸出電流大,電流信號(hào)通過(guò)負(fù)反饋使得模塊1輸出電壓降低,此時(shí)模塊1輸出電流下降,故而模塊2輸出電流就會(huì)增加。最終兩個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)均流。
而這種均流方法,隨著電流的增加,輸出電壓會(huì)降低,對(duì)于有電壓精度要求的后端設(shè)備來(lái)說(shuō)是不合適的,且均流精度相對(duì)較低。
(2)主從設(shè)置法
這種方法就是通過(guò)人為的設(shè)置一個(gè)主模塊,其余的模塊全部已主模塊為參考分配電流,如下圖:
圖中每個(gè)電源模塊都是雙環(huán)控制系統(tǒng),在這種控制系統(tǒng)中,工程師將模塊l設(shè)定為主模塊并使其以電壓控制工作,其余的模塊設(shè)置為從模塊,按電流型控制方式工作。
Ur為主模塊的基準(zhǔn)電壓,Uf為輸出電壓反饋信號(hào)。經(jīng)過(guò)電壓誤差放大器,得到誤差電壓Ue,成為主模塊的電流基準(zhǔn),與Ui1(該參數(shù)反映主模塊電流的大小)比較后,產(chǎn)生控制電壓Uc1,控制調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器工作。其中主模塊電流將按電流基準(zhǔn)Ue調(diào)制。
模塊并聯(lián)使用時(shí),各個(gè)從模塊的電壓誤差放大器接成跟隨器的形式,主模塊的電壓誤差Ue輸入各跟隨器,跟隨器輸出均為Ue,成為各個(gè)從模塊的電流基準(zhǔn),因此各個(gè)從模塊的電流均按Ue值調(diào)制,與主模塊電流基本一致,從而實(shí)現(xiàn)模塊間的均流。
這種方法能夠較好的確保產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行,且不會(huì)出現(xiàn)電流分配特性差等問(wèn)題。但是這種均流方式需要主從模塊之間有通訊連接,且如果主模塊失效,整個(gè)電源系統(tǒng)就不能正常工作,因此主模塊的穩(wěn)定性決定了整個(gè)系統(tǒng)可靠性,故只能均流,不適合構(gòu)成冗余并聯(lián)系統(tǒng)。
(3)平均電流法
這種均流方法要求并聯(lián)各模塊的電流放大器輸出端,通過(guò)一個(gè)相同阻值的電阻R接到一條公用母線上,稱為均流母線(ShareBus),如下圖:
上圖為并聯(lián)模塊中每個(gè)單一模塊都按平均電流自動(dòng)均流的電路原理圖。由上圖可知,電壓放大器的輸入為Vr′和反饋電路Vr,Vr′是基準(zhǔn)電壓Vr和均流控制電壓VC之和,它與Vf進(jìn)行比較放大后產(chǎn)生Ve(誤差電壓放大),Ve控制PWM及驅(qū)動(dòng)器對(duì)功率級(jí)的輸出進(jìn)行調(diào)整。
模塊并聯(lián)使用時(shí),所有模塊的輸出經(jīng)過(guò)電流采樣放大,接入共同的均流母線。根據(jù)基爾霍夫定律,所有支路流進(jìn)母線的電流之和為0,可知:
此時(shí)Vb反應(yīng)的是所有模塊的電流平均值,Vi和Vb之差為均流誤差,經(jīng)過(guò)誤差放大器后得到控制電壓Vc。當(dāng)Vb=Vi時(shí),表示各模塊均流;當(dāng)Vb≠Vi時(shí),說(shuō)明電流分配不均,不均模塊的Vi與均流母線Vb的誤差控制信號(hào)與Vr相加后輸入到電壓放大器,輸出誤差信號(hào)Ve,從而調(diào)整模塊輸出,使得各模塊的均流。
此方法能夠比較精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)均流,但是當(dāng)均流母線接地,或者某一模塊失效時(shí)。都會(huì)使得模塊的電壓降低,導(dǎo)致輸出故障。
(4)母線峰值電流法
峰值電流法,要求并聯(lián)各模塊電流放大器的輸出端,通過(guò)一個(gè)相同的二極管D接到同一條均流母線上(ShareBus),如下圖:
模塊并聯(lián)使用時(shí),均流母線Vb等于Vi-Vdf(二極管壓降)。也就是說(shuō)此時(shí)的均流母線電壓,與各模塊中最大的Vb正相關(guān)。這種均流方式,能夠自動(dòng)的將負(fù)載電流最大的模塊變成主模塊,其余模塊通過(guò)控制回路,將輸出電流向主模塊靠攏。
這種方法,能夠在其中一個(gè)模塊失效時(shí),其余模塊會(huì)再次選擇一個(gè)主模塊,保證系統(tǒng)仍然能夠正常工作,但是由于均流母線和模塊電流采樣電壓相差一個(gè)二極管壓降,導(dǎo)致其余模塊無(wú)法和主模塊保持電流完全一致,對(duì)均流精度有一定的影響。
三、小結(jié)
根據(jù)不同的市場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境和產(chǎn)品需求定位,可以選擇不同的均流方案,目前市面上常見(jiàn)的均流方式為母線峰值電流法:如金升陽(yáng)的LMF1000系列,通過(guò)母線峰值均流法,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)較高的均流精度,而且還能實(shí)現(xiàn)并聯(lián)冗余功能,保證某一模塊失效后,對(duì)后端不會(huì)產(chǎn)生較大的影響,大大提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
隨著對(duì)市場(chǎng)需求的探索和研究,金升陽(yáng)始終如一,深耕電源技術(shù)創(chuàng)新,為客戶提供更優(yōu)質(zhì),更穩(wěn)定的一站式電源解決方案。
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