dcdc電源模塊並聯均流
2021-01-10 電子發燒友發表於 2017-11-08 17:55:14
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。
什麼是DC（Direct Current）呢？家庭用的220V電源是交流電源（AC）。若通過一個轉換器能將一個直流電壓 （3.0V）轉換成其他的直流電壓（1.5V或5.0V），我們稱這個轉換DCDC原理器為DC/DC轉換器，或稱之為開關電源或開關調整器。
DCDC的意思是直流變（到）直流（不同直流電源值的轉換），只要符合這個定義都可以叫DCDC轉換器。
具體是指通過自激振蕩電路把輸入的直流電轉變為交流電，再通過變壓器改變電壓之後再轉換為直流電輸出，或者通過倍壓整流電路將交流電轉換為高壓直流電輸出。
利用多個DC-DC模塊電源並聯均流並實現輸出電壓的穩定保持，是工程師在實際操作中比較常見的工作之一。此前我們曾經為大家介紹過多種不同的並聯均流技術，那麼這些技術在實際應用的過程中應該如何進行選擇？下面我們將會通過一個案例進行實例說明，看在實際操作中怎樣選擇最恰當的並聯均流輸出方法。
在本案例中，我們要求設計並製作一個由兩個額定輸出功率均為16W、8V的DC-DC電源模塊構成的並聯供電系統，其具體的電路系統設計如下圖所示：
在該案例中，具體的設計要求主要有一下四個方面：調整負載電阻至額定輸出功率工作狀態，供電系統的直流輸出電壓UO=8.0±0.4V；額定輸出功率工作狀態下，供電系統的效率不低於60%；調整負載電阻，保持輸出電壓UO=8.0±0.4V，使兩個模塊輸出電流之和IO=1.0A且按I1:I2=1:1模式自動分配電流，每個模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大於5%。具有負載短路保護及自動恢復功能，保護閾值電流為4.5A。
依據上述的設計要求，我們開始選擇相應的多個DC-DC電源模塊並聯均流輸出方案。這裡共提供了三種方案進行參考。首先我們來看方案一。方案一的設計是，工程師分別採用兩片TL494來為兩路電源提供PWM，當兩路並聯時，利用其中一片TL494的一個內部誤差放大器對電壓進行調節，使其輸出穩定在8V。利用兩片高精度差動放大器INA133對兩路電源的電流進行取樣，將取樣電壓分別送入另一片TL494的一個內部誤差放大器的正負輸入端，通過兩片TL494的內部誤差放大器進行電流電壓複合負反饋，從而進行穩壓並實現均流。為了電路工作穩定，使誤差放大器工作在閉環狀態，此時通過調整誤差放大器的放大倍數即可調節均流精度，但由於誤差放大器的放大倍數有限，只能近似實現均流。
在針對以上兩種方案進行了實際分析後，我們再來看第三種方案，即使用主從均流法實現多個電源模塊的均流輸出。主從法的均流思想是在並聯電源系統中，人為的指定一個模塊為主模塊，直接連接到均流母線，其餘的為從模塊，從母線上獲取均流信號主模塊工作於電壓源方式，從模塊的誤差電壓放大器接成跟隨器的形式，工作於電流源方式。因為系統在統一的誤差電壓下調整，模塊的輸出電流與誤差電壓成正比，所以不管負載電流如何變化，各模塊的電流總是相等。採用這種均流方法，精度高，控制結構簡單，模塊間聯線少，易於拓展為多路。缺點是一旦主模塊出現故障，整個系統將癱瘓。
通過對以上三個方案的簡要分析，結合了開頭所提供的設計要求和設計圖紙，我們可以很清晰的看出，第三種DC-DC模塊電源並聯均流輸出的設計方法的電路結構相對簡單，不用使用軟體算法，直接由硬體來實現。速度快且精度高，控制結構很簡單，所以最終我們選擇方案三來實現均流控制。
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