電源適配器并聯均流技術

  在實際應用中,一臺直流穩定電源適配器的輸出參數(如電壓?電流?功率)往往不能滿足要求,而滿足這種參數要求的直流穩定電源適配器存在重新開發?設計?生產的過程,勢必加大成本?因此,在實用中往往采用模塊化的構造方法,采用一定規格系列的模塊式電源適配器,按照一定的串聯或并聯方式,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的擴展,僅僅通過簡單的串?并聯方式還不能完全保證整個擴展后的電源適配器系統穩定?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的穩定性?可靠性也都有很大的影響?由于目前穩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均流技術?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可靠性方法

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

  在電源適配器并聯擴流中,應用較為廣泛的辦法是自動均流技術?它通過取樣?電子控制調節環路來保證整個系統的輸出電流按每個單元的輸出能力均攤,以達到既充分發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整個系統應有良好的均流瞬態響應特性;

  ③整個并聯輸出擴流系統有一個公共控制電路?

  常用的幾種并聯均流技術如下:

  ①改變單元輸出內阻法(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.改變單元輸出內阻法的工作原理

改變單元輸出內阻法(斜率控制法?電壓下垂法?輸出特性斜率控制法)的實現方式有:U?固定,改變斜率;斜率固定,改變輸出電壓該電路的結構及特性曲線如圖2-23(a)?(b)所示,其中△Im=△U?Im/△U,,內阻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,從而實現均流?由圖2-23(b)可以看出:當典型值△U?=士0.1%?△U,=±2%時,則△lmx=0.05Imx,即調整精度為5%?這種調節精度對大多數調節系統來說是能接受的?改變單元輸出內阻法(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指標來實現均流?

隨著微處理器技術的發展，這種方法很容易實現程控，從而實現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來實現均流控制，其工作框圖如圖2－24所示。它實際上是由電壓環（外環）和電流環（內環）構成電流控制的雙環控制，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故障，則整個系統崩潰；

②由于電壓環工作頻帶寬，易受噪聲干擾；

③主／從單元間必須要有通信聯系，所以整個系統較復雜；

④可靠性取決于主模塊，只能均流，不能構成冗余系統；

⑤適用于n個功率單元的系統。

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，產生的反饋信號調節每個單元的電流，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，成為控制環路的一部分，需滿足環路的總體要求。否則，會降低單元的技術指標及工作穩定性，降低系統的動態響應特性。由于每個單元都需要一個控制電路，所以，整個擴流系統連線較多。