一种新型的并联开关电源的均流方法

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一种新型的并联开关电源的均流方法

0 引言

在大功率DC／DC开关电源中，为了取得更大的功率，特别是为了得到大电流时，经常采用N个单元并联的办法。多个单元并联具有高牢靠性，并能完成电路模块规范化等优点。但是在并联中遇到的主要问题就是电流不均，特别在加重负载时，会惹起较为严重的结果。普通的均流办法是采取独立的PWM控制器的各个模块，经过电流采样反应到PWM控制器的引脚FB或者引脚COMP，即反应运放的输入或者输出脚来凋节输出电压，从而到达均流的目的。显然，电流采样是一个关键问题：用电阻采样，损耗比拟大，电放逐大后畸变比拟大；用电传播感器本钱高；用电流互感器采样不是很便当，州时会使电流失真。本文提出了一种新型的、便当的、无损的电流采样办法，并在这种电流检测办法的根底上完成了并联络统的均流。

1一种新的电流采样办法

如前所述，在均流系统中一些传统的电流采样力法都或多或少有些缺陷。而本文提出的这种新的电流采样力法，既简双方便，又没有损耗。

下面以图l所示的Buck电路为例，阐明这种新的电流检测办法的原理和应用。

电流检测电路由一个简单的RC网络组成，没流过L的电流为iL，流过C的电流为ic，L两端的电压为vL，输出电压为vo上电压为vc，则有vL+iLR1+vo．=vc+icR (1)

对式(1)在一个开关周祈求均匀值得

式中：VL是电感上的电压在一个开关周期的均匀值，显然VL=O；

Vo为输出电压均匀值；

IL电感电流均匀值，等于负载电流ILoad;

Ic是电容在一个开关周期内充放电电流的均匀值，显然Ic=0；

R1为电感的等效串联电阻(ESR)。

于是式(2)可化为

所以，要检测负载电流及电感电流的大小，只需检测RC网络电容上的电压的大小就行了，这种办法能够很便当、简易、没有损耗地对电流停止采样。

2 基于新的电流采样办法的均流原理

以两路并联Buck电路为例,如图2所示

由式(3)知，

Vc1=IL1R1+V

Vc2=IL2R2+V

式中：Vc1、Vc2分别为C1和C2上电压的均匀值；

IL1、IL2分别是L-和L2流过电流的均匀值，亦即两路输出电流均匀值；

R1及R2是滤波电感的等效串联电阻，当在工艺上设计并联电源每路输出电感根本上一样时，能够以为R1=R2。

因而，要控制两路电流均流，即请求IL1=IL2，于是，只需控制Vc1=Vc2就行了。所以，电容C1及C2上的电压Vc1和Vc2能够代表两路电流IL1及IL2大小，可用来停止均流控制。

这样，便可得到如图3所示的控制框图，

3 常用均流办法的剖析比拟
开关电源并联络统常用的均流办法有以下几种。

输出阻抗法即Droop(下垂，倾斜)法调理开关变换器的外特性倾斜度(即调理输出阻抗)，以到达并联模块接近均流的日的。这种办法是一种简单的大致均流的办法，精度比拟低。

主从法适用于电流型控制的并联开关电源系统中。这种均流系统中有电压控制和电流控制，构成双闭环控制系统。这种办法请求每个模块问有通讯，所以使系统复杂化，并且当主模块失效时，整个电源系统便不能工作。

均匀值均流每个并联模块的电放逐大器输出端接一个相同的电阻到一条公共母线上，构成均匀值母线。当某模块电压比母线电压高时，输出电压降落，反之亦然。

最大值均流法战争均值均流法类似，区别只是每路电流经过一个二极管连到一条公共母线上。这种办法其本质是一种“民主均流”办法，电流最大的那个模块自动成为主模块，其他模块为从模块，从而“自动主从控制”。

均匀值均流和最大值均流法的均流母线断开或者开路都不会影响各个电源模块独立工作，并且是自动均流办法，均流精度比拟高。

图4为常见均流办法的原理图。假如均流母线是并联模块电流的均匀值，则是均匀值均流法；假如是并联模块电流的最大值，则是最大值均流法；假如均流母线是并联模块中的主模块的电流，则就是主从均流法。但是，在这些均流办法中，每个模块都需求有一套独立的PWM控制环。

4 新的均流计划

本文提出的计划是基于前所述的每路加一个简单的RC网络检测其分配的电流大小。电容C两端的电压均匀值就能够表征这路模块的电流大小，所以，对系统停止均流控制就是对各路RC网络C上电压停止均压。其均流原理图如图5所示。

图5中：Vbus为均流母线电压；

Vref为输出电压参考值；

Vs为输出电压的采样值。

其工作原理和过程如下：

经过检测RC网络中C两端的电压，作为电流信号，几路电流信号(本例只要两路)经过一个相同的电阻就得到了均匀值均流母线，均匀值均流母线电压值与负载有关，表征负载电流的大小。

然后将每路采样来的电流信号与母线电压比拟，得到误差信号，去修正输出电压参考信号，从而对PWM控制器的占空比输出停止微调，到达均流和稳压的目的。

5 实测结果

样机是一台DC5V输入，2V／40A输出的4路Buck并联的开关电源，工作频率为200 kHz，带上满载停止丈量每一路电流输出，均流效果好，误差在2％以下，电源输出稳定。当输出电流越大，即大功率并联的电源系统中，均流效果越好。

6 结语

本文经过对常用的电流检测办法与均流控制的剖析研讨，提出了用一个RC网络检测电源输出电流的办法，并在这种电流检测办法的根底上给出了一种简单的并联络统均流的计划。这种计划使电流检测很便当，能高效率、低本钱、简单、便当地完成并联络统的均流。

来源：C114

这种办法能够很便当、简易、没有损耗地对电流停止采样。