自动负载均流法和电流自动均流 在电源系统中的应用 河北汇能欣源电子技术有限公司唐国强 大功率电源系统采用多台开关电 均流技术之一。该方法是通过均流总 ２特点 源并联运行实现，是目前电源技术的发 线和相并联各电源间电流信号的比较 ①均流效果好，易实现准确均流； 展方向之一。可并联运行的模块化电源 获得相应修正量，来实现各单元电源 ②在具体使用中，如出现均流母 具有很多优点，一是小功率的电源模块 间电流均匀分配的。在这里主要讨论 线短路或按在母线上的一个单元电源 可以方便地组合成大功率的电源系统， 平均电流的自动负载均流法和最大电 不工作时，母线电压下降，将使每个 兵容量可以任意扩展；二是实现电源系 流自动均流法。 电源输出电压下调，甚至达到下限， 统的冗余设计，提高其可靠性；三是使 以致造成故障。并且，当某一模块的 用场合不受，根据需要组合，方便 平均 浚的 魏爨鼗均勰 电流上升到Ｉ。 时，电流放大器输出 灵活。原则上，多台电源并联构成的大 １工作原理 电流也达到极限值，同时致使其他单 功率电源系统，应像单台电源一样，在 运种均流方式采用了一个窄带电 元电源输出电压自动一 降。 输入总线和输出负载情况下，除系统的 流放人器，输出端通过阻值为Ｒ的电 ３具体应用电路 输出电压始终保持稳定外，还能长期、 阻连到均流母线上，Ｎ个单元电源采 ①用运放和功率开关实现负载均 无故障的可靠运行。这就要求系统中各 用Ｎ个这种结构（见图２）。 流电路； 台电源承受的电、热应力基本相当。也 当输出达到均 就是说，必须采取某种相应的措施，保 流时，电流放大器 证系统不致因各电源承载情况的差异， 输出电流为零，这 造成电热不平衡而引起的恶性循环，影 时电源系统处于均 响系统特性和可靠运行。均流技术就是 流工作状态。当输 对系统中各并联电源的输出电流加以控 出达不到均流时， 图１多台开关电源并联均流实现大功率电源系统 制，尽可能均分系统输入总电流，确保 在电阻Ｒ上产生一 多台电源可靠运行的一种特殊措施。图 个Ｖ ，由这个电 １所示为多台开关电源并联均流实现大 压控制Ａ １，由Ａ１ 功率电源系统的示意图。本文就自动均 再控制单元功率的 流技术及其应用做简要讨论。 输出电流，最终使 自动均流技术是常用的硬件电流 它达到均流。 图２平均均流工作原理 ｑ 窀 ≥０｛ ５硝 ５５ 定了模块所需的输出 正端接Ａ，负端接Ｂ，这样只有当Ｎ个 电流。 单位电源中输出电流最大的一个电流 放大器输出才能使二极管导通，从而 鼹大随流的自动均流 影响均流母线电压，进而达到均流调 法 节的目的。达种方法一次只有一个单 １工作原理 将图２所示均流 元参与调节工作。 ２特点 框图中的电阻用一个 图３双模块的均流连接 ①在这种均流方式下，参与调节 二极管代替，二极管 的单元由这几个单元的最大电流输出 如图３所示，实现了两个模块均流 电流的连接，实现了当负载变化时， 每台电源的输出电压变化相同，母线 电流Ｉｏ＝（Ｉｏｌ＋Ｉ。２…＋Ｉ。Ｍ）／ｎ，从而实 现均流。这个电路的优点就是，当其 中一个模块不能正常工作时，通过开 关Ｑ Ｃ１和Ｑ Ｃ２截断此模块的工作，以 避免过大的电流通过。 图４应用均流电路的双模块连接 采用运放产生电流误差信号，电 路的灵敏度很高，特别是对噪声的干 扰，因此系统的稳定性较差。为提高 稳定性，给出图３所示的电路，用低通 滤波器加上比较器，代替运放来产生 误差信号。 ②用低通滤波器和比较器实现负 载均流电路。 图４中的电路表示应用均流电路的 两个模块的连接。这种均流技术不采 用运放来产生电流误差信号，因而电 路十分稳定且容错性强，电路简单易 行。Ｒ２、Ｒ３、Ｃｌ组成低通滤波器， 电流源Ｉ 表示与输出电流以成比例的取 样电流。为实现和维持所需的均流， 电流均分母线将各模块的均流电路连 接在一起，电流均分母线上的电压确 图５ 艿 令黧遐子 ２０｛ 帮要嚣 单元决定，每次只有这个最大电流输 代表１Ｏｋ Ｑ电阻的负载，这意味着每个 补偿元件Ｃ ｃ和Ｒ Ｃ可由均流坏增 出单元工作，这个最大电流单元是随 模块单元在均流母线上将以１００ ｂｔ Ａ／Ｖ 益求得： 机的。由于一旦最大均流单元工作， 增加主模块芯片均流端的供电负载。 Ａ ｓＩＩ＝Ａ ＰｗＲ×（Ｒ ｓＥＮ ｓＥ／Ｒ Ｉ．ｏＡＤ） 就处于主控状态，而别的单元则处于 为提高均流精度，检测电阻采用精度 ×４０ Ｘ Ｇ Ｍ×（１／ｓ Ｃ ｃ＋ＲＣ）×（ＲＡＤ Ｊ／ 被控状，因此这种方法又叫自动主／从 比较高的电阻，选Ｖ 。为６Ｖ，因此， ＲＧ）×２４ 控制法。 ＲｓＥＮｓＥ＝６／（１０×４０）＝０．０１５ Ｑ 假设均流环的交越频率 ②由于二极管总有正向压降因而 电阻Ｒ。的值依赖于ＮＰＮ缓冲三 ＝５００（ｒａ ｄ／ｓ），此点处电压环的增益为 主单元均流总有误差，而从单元电源 极管和Ｒ 电阻。三极管的集电极电 ０，ＧＭ＝４．５ｍＡ／Ｖ，所以： 的均流效果是较好的，Ｕ Ｃ３９０２均流控 流应该小于ｌ０ｍＡ，为安全使用选为 Ｃ ｃ＝４０×（０．０１５／１４．３）×４０ Ｘ ４．５ 制芯片就工作在这种方式下。 ５ｍＡ。较小的电流会增加对噪声的灵 ｘ １０ ×（１／２…【×１０ ）ｘ（１５０／５ｌ０）×２４ ３ ＵＣ３９０２均流芯片的应用实例 敏度，而过高的电流会增加三极管的 —８．５ ｕＦ （１）外围电路参数确定 损耗，在芯片内部缓冲三极管的损耗 实际取Ｃ。＝１０ Ｆ。 电源模块并联时的原理如图５所 是很重要的一部分。它的实际电压由 电阻Ｒ 的值由选择的交越频率和 示。电源模块输出最高电压为１４３Ｖ， Ａ。 管脚上的最高电压（２．６Ｖ），为此， 电容Ｃｃ决定。由此可得Ｒｃ＝２００￣ｌ。 最低电压１２０Ｖ，最大电流１０Ａ，辅助 Ｒ －２．６Ｖ／５ｍＡ＝５２０（ ，实际选为 （２）试验结果 电源采用１ ５Ｖ供电。芯片内部的运算 ５ｌ０Ｑ。 实际用４个模块做并联实验，均 放大器最高输出电压为１０Ｖ，这也是 电阻Ｒ 。 由最大电压输出范围决 流结果见表１。由表ｌ可知，它的半载 均流母线上的最高电压。对母线电压 定，△Ｖｏ ＝（Ｉ４３—１２ｏ）／２５＝ｏ．９１Ｖ， 均流精度控制在２．５％以内。ＩＥＲＲＯＲ 的选择要综合考虑噪声的敏感度，均 式中，２５＝（Ｒ。 ｔｌ＋Ｒ。 ｔ２）／Ｒ。 ２ ＝Ｉ。 一Ｉｏ…；均流精度为１００％。 流精度和并联的模块数。均流母线只 Ｒ ＡＤ Ｊ＝（０．９１一ｌ０×０．０１ ５）／５ｍＡ 由主模块驱动，从模块在均流母线上 一１５２（ ，因此，实选ＲＡ［¨＝１５０Ｑ。 结论 表ｌ模块均流精度 本文所讨论的这几种常用的自 ＩＯｌ（Ａ） ＩＯ２（Ａ） ＩＯ３（Ａ） ＩＯ４（Ａ） ＩＴＯＴＡＬ（Ａ） ＩＡＶＧ（Ａ） ＩＥＲＲＯＲ（Ａ） 精度（％） １．２ｌ １．２５ １．１９ １．２３ ４．８８ １．２２ ０．０６ ４．９ 动均流技术及其实际应用电路各有其 ２．５３ ２．４８ ， ｎ ２．５９ ｌＯ．Ｏ ２．５６ Ｏ．１１ ４．３ 特点，根据具体电路需要及性能价格 ３．４１ ３．４０ ３．４６ ３．３５ １３．６２ ３．４１ Ｏ．１１ ３．２ ４．６５ ４．７ｌ ４．５６ ４．６０ ｌ８．５２ ４．６３ Ｏ．１５ ３．３ 比，可做不同的选择。这几种方法的 ５．５５ ５．５４ ５．６８ ５．６７ ２２．４４ ５．６ｌ ０．１４ ２．５ ６．３２ ６．３５ ６．２８ ６．４０ ２５．３５ ６．３４ ０．１２ １．９ 应用都比较广泛。随着模块内部采用 ７．７４ ７．８２ ７．６９ ７．８９ ３１．１４ ７．７９ Ｏ。２０ ２．５ 微处理智能均流控制，进行软件均 ８．６３ ８．６３ ８．７４ ８．５９ ３４．５９ ８．６５ ０．１５ １．７ ９．９８ ｌＯ．Ｏ１ ９．８９ １０．（】（】 ３９．９７ ９．９９ ０．１２ １．２ 流，就会使均流效果理想。 囹 （１ 拨镳５ 蚝） 实验调试 １．０％ｒｄｇ±１０ｄｇｔ，实验记录电流测试 但能控制在１％左右，满足设计要求 本实验输入交流２２０Ｖ，输出端为 值，如表１所示。 钳表值有时偏差较大，也是误差范围 直流１ ５ｖ左右的直流电压。测量用电 从表ｌ可以看出，设置输入值与电 之内。因此结果是符合实际测量精度 流互感器的精度为０．５级和钳表精度 流互感器检测到的值存在一定偏差， 要求的。Ｉ叠 每鞴篷予 ０ 州肇５尉 ５７
