電源適配器并聯(lián)均流技術(shù)

  在實際應用中,一臺直流穩(wěn)定電源適配器的輸出參數(shù)(如電壓?電流?功率)往往不能滿足要求,而滿足這種參數(shù)要求的直流穩(wěn)定電源適配器存在重新開發(fā)?設(shè)計?生產(chǎn)的過程,勢必加大成本?因此,在實用中往往采用模塊化的構(gòu)造方法,采用一定規(guī)格系列的模塊式電源適配器,按照一定的串聯(lián)或并聯(lián)方式,分別達到輸出電壓?輸出電流?輸出功率擴展的目的?

  但是,電源適配器輸出參數(shù)的擴展,僅僅通過簡單的串?并聯(lián)方式還不能完全保證整個擴展后的電源適配器系統(tǒng)穩(wěn)定?可靠地工作?不論電源適配器模塊是擴壓還是擴流,均存在一個“均壓”?“均流”的問題,而解決這些問題所采取的方法的不同,對整個電源適配器擴展系統(tǒng)的穩(wěn)定性?可靠性也都有很大的影響?由于目前穩(wěn)定電源適配器輸出擴流應用較多,在此僅討論電源適配器并聯(lián)均流技術(shù)?均流的主要任務是:當負載變化時,每臺電源適配器的輸出電壓變化相同,使每臺電源適配器的輸出電流按功率份額均攤?

  1.提高電源適配器系統(tǒng)可靠性方法

  在電源適配器并聯(lián)擴流過程中,為了提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性,可采用N+m冗余的方法?其中m表示冗余份數(shù),m值越大,系統(tǒng)工作可靠性越高,系統(tǒng)成本也相應增加

  在電源適配器并聯(lián)擴流中,應用較為廣泛的辦法是自動均流技術(shù)?它通過取樣?電子控制調(diào)節(jié)環(huán)路來保證整個系統(tǒng)的輸出電流按每個單元的輸出能力均攤,以達到既充分發(fā)揮每個單元的輸出能力,又保證每個單元可靠工作的目的?

  均流技術(shù)應滿足以下條件:

  ①所有電源適配器模塊單元應采用公共總線;

  ②整個系統(tǒng)應有良好的均流瞬態(tài)響應特性;

  ③整個并聯(lián)輸出擴流系統(tǒng)有一個公共控制電路?

  常用的幾種并聯(lián)均流技術(shù)如下:

  ①改變單元輸出內(nèi)阻法(斜率控制法);②主/從控制法( Master/ Slave);

  ③外部控制電路法;

  ④平均電流型自動負載均流法;

  ⑤較大電流自動均流法(自動主/從法?民主均流法);

  ⑥強迫均流法?

  2.改變單元輸出內(nèi)阻法的工作原理

改變單元輸出內(nèi)阻法(斜率控制法?電壓下垂法?輸出特性斜率控制法)的實現(xiàn)方式有:U?固定,改變斜率;斜率固定,改變輸出電壓該電路的結(jié)構(gòu)及特性曲線如圖2-23(a)?(b)所示,其中△Im=△U?Im/△U,,內(nèi)阻R?=△U?△I?當單元輸出電流I?增加時,Ia在電流檢測電阻Rs上的壓降增加,致使A1輸出電壓增加,與單元電壓反饋信號U疊加后送至A2反相輸入端,經(jīng)A2放大后輸出U,變負,利用這個Ur電壓控制單元輸出電流,從而實現(xiàn)均流?由圖2-23(b)可以看出:當?shù)湫椭怠鱑?=士0.1%?△U,=±2%時,則△lmx=0.05Imx,即調(diào)整精度為5%?這種調(diào)節(jié)精度對大多數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說是能接受的?改變單元輸出內(nèi)阻法(斜率法)的特點是小電流時均流效果較差,這點可從公式△Imux0.05Iax看出?大電流時均流效果較好?對電壓源來說,內(nèi)阻R?(斜率)應越小越好?但是,這種均流方法利用改變R?來實現(xiàn)均流,降低了電源適配器輸出的負載特性,即以犧牲電路的技術(shù)指標來實現(xiàn)均流?

隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，這種方法很容易實現(xiàn)程控，從而實現(xiàn)比較理想的均流控制性。

3．主/從從控制法

在這種工作方式下用n個單元，其中一個單元（主控單元）工作在電壓源（CV）方式，其余n－1個單元工作于電流源（CC）方式，利用來自輸出電流的誤差電壓△U來實現(xiàn)均流控制，其工作框圖如圖2－24所示。它實際上是由電壓環(huán)（外環(huán)）和電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）構(gòu)成電流控制的雙環(huán)控制，或說成是電壓控制的電流源

該方法的主要特點如下：

①一且主控單元出現(xiàn)故障，則整個系統(tǒng)崩潰；

②由于電壓環(huán)工作頻帶寬，易受噪聲干擾；

③主／從單元間必須要有通信聯(lián)系，所以整個系統(tǒng)較復雜；

④可靠性取決于主模塊，只能均流，不能構(gòu)成冗余系統(tǒng)；

⑤適用于n個功率單元的系統(tǒng)。

4、外部電路控制法

該方法的工作原理是：每一個單元加一個輸出電流檢測電路來檢測它的電流，產(chǎn)生的反饋信號調(diào)節(jié)每個單元的電流，從而達到各單元間輸出均流的目的。在這種情況下，每個單元間應有公共總線。其特點為：這種控制方法均流效果較好，但是每個單元需附加一個電流控制電路，成為控制環(huán)路的一部分，需滿足環(huán)路的總體要求。否則，會降低單元的技術(shù)指標及工作穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)的動態(tài)響應特性。由于每個單元都需要一個控制電路，所以，整個擴流系統(tǒng)連線較多。