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电源模块的均流基本原理
更新时间:2023-03-08   点击次数:1816次

       在很多大电流输出的场合,为了提高系统的可靠性,比较常用的一个方法就是采用热备份——多个电源模块并联使用。每个电源模块还具备在线插拔的功能。以便于拆卸和维修、维护。

但是我们知道,每个电源模块的内阻是略有不同的,而输出电压也不可能做到一致。故而,稳压输出的电压源是不可以直接并联的,或者是即便并联了,每个模块的输出功率各不相同。有可能会出现闲的闲死,忙的忙死的现象——有的模块在超负荷工作,损耗发热都比较厉害,寿命会降低。而有的工作于轻载,甚至都没有进入较好的工作状态(例如移相全桥,轻载时不容易实现软开关),也对电源健康不利。

这时候,我们需要一种手段,让各模块输出功率基本相同。这种把负载平均分配到各模块的手段,我们称之为均流。

均流的方法有很多种,例如:

  1. 输出阻抗法,又叫下垂法、倾斜法、电压调整率法。是通过调节电源的输出内阻的方式来实现的。这个方法的特点是简单。但最大的缺点是电压调整率差。

  2. 主从设置法,人为的在并联的模块中选一个主模块,别的模块的输出向这个模块靠拢。最大的问题是,如果主模块失效,那么整个电源系统都不能工作了。

  3. 平均电流自动均流法,把各模块的电流采样放大后通过一个电阻连到公用的均流母线上,大家按照均流母线上的平均电压来实现调整完成均流。平均电流自动均流法可以实现精确均流,但如果均流母线发生短路,或者某个模块发生故障,母线电压下降会使各模块电压下调。

  4. 最大电流自动均流法,又叫自动主从均流、民主均流,在所有并联模块中,输出电流最大的那个模块自动成为主模块,其他模块的输出向这个模块靠拢。

  5. 还有其他很多方法,例如热应力自动均流、外加均流控制器的均流等等。

目前应用比较广泛的是最大电流自动均流法,有专门为这设计的IC,例如UC3907等。但是在这里,我不打算用专用IC,仅采用普通的运放,来尝试实现此功能。采用ORCAD来仿真。

具体的工作原理其实很简单,就是把本模块的电流采样值和均流的值进行误差放大,然后用误差放大器的值去调节电压反馈环路的值,使输出电压发生变化,以调节本模块的输出电流,使电流反馈值与均流母线的值相同,从而实现了最大电流自动均流。


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