DC-DC電源模塊并聯(lián)均流詳解

DC/DC，表示的是高壓(低壓)直流電源變換為低壓(高壓)直流電源。例如車(chē)載直流電源上接的DC/DC變換器是把高壓的直流電變換為低壓的直流電。

什么是DC(Direct Current)呢？家庭用的220V電源是交流電源(AC)。若通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換器能將一個(gè)直流電壓 (3.0V)轉(zhuǎn)換成其他的直流電壓(1.5V或5.0V)，我們稱這個(gè)轉(zhuǎn)換DCDC原理器為DC/DC轉(zhuǎn)換器，或稱之為開(kāi)關(guān)電源或開(kāi)關(guān)調(diào)整器。

DCDC的意思是直流變(到)直流(不同直流電源值的轉(zhuǎn)換)，只要符合這個(gè)定義都可以叫DCDC轉(zhuǎn)換器。

具體是指通過(guò)自激振蕩電路把輸入的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，再通過(guò)變壓器改變電壓之后再轉(zhuǎn)換為直流電輸出，或者通過(guò)倍壓整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電輸出。

利用多個(gè)DC-DC模塊電源并聯(lián)均流并實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定保持，是工程師在實(shí)際操作中比較常見(jiàn)的工作之一。此前我們?cè)?jīng)為大家介紹過(guò)多種不同的并聯(lián)均流技術(shù)，那么這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)該如何進(jìn)行選擇？下面我們將會(huì)通過(guò)一個(gè)案例進(jìn)行實(shí)例說(shuō)明，看在實(shí)際操作中怎樣選擇最恰當(dāng)?shù)牟⒙?lián)均流輸出方法。

在本案例中，我們要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)由兩個(gè)額定輸出功率均為16W、8V的DC-DC電源模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)，其具體的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下圖所示：

在該案例中，具體的設(shè)計(jì)要求主要有以下四個(gè)方面：調(diào)整負(fù)載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓UO=8.0±0.4V；額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于60%；調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.0±0.4V，使兩個(gè)模塊輸出電流之和IO=1.0A且按I1:I2=1:1模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)電源模塊的輸出電流的相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%。具有負(fù)載短路保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)功能，保護(hù)閾值電流為4.5A。

依據(jù)上述的設(shè)計(jì)要求，我們開(kāi)始選擇相應(yīng)的多個(gè)DC-DC電源模塊并聯(lián)均流輸出方案。這里共提供了三種方案進(jìn)行參考。首先我們來(lái)看方案一。方案一的設(shè)計(jì)是，工程師分別采用兩片TL494來(lái)為兩路電源提供PWM，當(dāng)兩路并聯(lián)時(shí)，利用其中一片TL494的一個(gè)內(nèi)部誤差放大器對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其輸出穩(wěn)定在8V。利用兩片高精度差動(dòng)放大器INA133對(duì)兩路電源的電流進(jìn)行取樣，將取樣電壓分別送入另一片TL494的一個(gè)內(nèi)部誤差放大器的正負(fù)輸入端，通過(guò)兩片TL494的內(nèi)部誤差放大器進(jìn)行電流電壓復(fù)合負(fù)反饋，從而進(jìn)行穩(wěn)壓并實(shí)現(xiàn)均流。為了電路工作穩(wěn)定，使誤差放大器工作在閉環(huán)狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)調(diào)整誤差放大器的放大倍數(shù)即可調(diào)節(jié)均流精度，但由于誤差放大器的放大倍數(shù)有限，只能近似實(shí)現(xiàn)均流。

在針對(duì)以上兩種方案進(jìn)行了實(shí)際分析后，我們?cè)賮?lái)看第三種方案，即使用主從均流法實(shí)現(xiàn)多個(gè)電源模塊的均流輸出。主從法的均流思想是在并聯(lián)電源系統(tǒng)中，人為的指定一個(gè)模塊為主模塊，直接連接到均流母線，其余的為從模塊，從母線上獲取均流信號(hào)主模塊工作于電壓源方式，從模塊的誤差電壓放大器接成跟隨器的形式，工作于電流源方式。因?yàn)橄到y(tǒng)在統(tǒng)一的誤差電壓下調(diào)整，模塊的輸出電流與誤差電壓成正比，所以不管負(fù)載電流如何變化，各模塊的電流總是相等。采用這種均流方法，精度高，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊間聯(lián)線少，易于拓展為多路。缺點(diǎn)是一旦主模塊出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將癱瘓。

通過(guò)對(duì)以上三個(gè)方案的簡(jiǎn)要分析，結(jié)合了開(kāi)頭所提供的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)圖紙，我們可以很清晰的看出，第三種DC-DC模塊電源并聯(lián)均流輸出的設(shè)計(jì)方法的電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，不用使用軟件算法，直接由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。速度快且精度高，控制結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，所以最終我們選擇方案三來(lái)實(shí)現(xiàn)均流控制。

　　審核編輯：湯梓紅。