带自动均流的DC_DC变换器并联模块的研究
DCDC变换器并联均流技术
DCDC变换器并联均流技术
第卷第期
. . 安徽工业大学学报自然科学版
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一一
文章编号:
/变换器并联均流技术
刘晓东。姜婷婷,方炜
安徽工业大学电气信息学院,安徽马鞍山
摘要:开关电源多模块并联系统发挥了分布式电源供电大容量、高效率和低成本等优势,同时提高了整个电源系统的可靠性,
实现平均分配各模块负载电流的并联均流技术是开关电源模块并联的关键技术之一。常用/并联均流技术有无源法与
有源法,有源法依据输出电压调节方式和均流母线产生方式不同而有多种组合控制方法。对目前电源并联均流技术原理、主
要均流方法进行分析,综述无主模块均流控制和无均流线控制等新型均流策略,指出并联均流技术朝着智能化、数字化方向发
展的趋势。
关键词:多模块并联;/;均流;控制策略
中国分类号: 文献标志码: :./..?.../
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随着科技的迅猛发展,大量电子设备需要安全、可靠、大容量的电源供电,单电源难以实现这方面的需
求。分布式电源系统具有大容量、高效率、高可靠性等优点,,其广泛采用多模块并联方式,但模块间因为控
制参数不同,且各模块输出是电压源性质,如果没有特殊的均流措施,输出电压的微小偏差会导致输出电流
很大的差别,一旦某个模块过载,将造成一个或多个功率器件热应力过大,从而降低系统的稳定性。
为了获得并联电源的理想特性,已经提出一系列并联均流方法酬,现有的/并联均流技术具体可
基于L6615D的DCDC变换器并联均流电路设计
219
电力电子Power Electronic
电子技术与软件工程
Electronic Technology & Software Engineering
1 引言
分布式电源系统是电源系统的发展方向之一,实现途径是将多个中小功率电源模块并联共同承担大功率的输出。可通过改变并联电源模块的数量来满足负载的大功率要求。并可方便实现电源的冗余，有利于提高电源系统可靠性。
电源并联运行时，由于各单元电源模块输出电压不完全相同，输出阻抗也不一致，若直接并联，会使其承受不均衡负载，导致电流应力和热应力分配不均发生故障。须采取均流措施来均衡各个电源模块的输出电流，达到输出电压、输出电流、输出功率扩展和保证应力的均匀分布的目的。“均流”的问题，解决方法的不同，对整个电源扩展系统的稳定性、可靠性都有很大的影响。
均流措施的主要任务是：（1）当输入电压或负载变化时，每台电源的输出电压保持稳定，并具有良好的负载瞬态响应特性；
（2）使个电源模块承受的输出电流均摊；（3）使均流与冗余技术结合。
基于L6615D 的DC/DC 变换器并联均流电路设计
何丽 王晓东 张恒辉
（中国电科第四十三研究所 安徽省合肥市 230088）
2 几种均流方法简介
DC/DC 电源并联常见的均流方法有：输出阻抗法、平均电流自动均流法、热应力自动均流法、主从设置法、自动主从法（最大电流自动均流法）等。2.1 输出阻抗法
输出阻抗法,是在小电流时电流分配特性差，随着电流的增大，分配特性会有所改善，但仍不平衡，且以牺牲电压调整率来个别调整每个模块达到均流。此法可应用在小功率、均流精度要求较高的场合，对于额定功率不同的并联模块，难以实现均流。2.2 平均电流自动均流法
平均电流模式控制的单线并联均流DC-DC变换器研究
０ 引 言
随着 计算 机和 通讯 技 术 的飞 速发 展 ， 直 流 电源 对 的要 求也 越 来 越 高 ， 求 其 在 保 证 高 效 、 定 的 前 提 要 稳 下 ， 出电流要 能 够达 到 几 百 安 培 。为 了满 足 这 种 需 输 求 ， 常采 用多 模块 并 联 均 流 技术 。并 联均 流 技 术 能 通 够减 小开关 器 件 的应 力 ， 提高 系统 的效率 和可 靠性 ｌ 。 １ ］ 在实 际应 用 中 ， 当负载 发 生 瞬变 或 某 个模 块 发 生 故 障 切除 时 ， 常会 触 发一 些 不 必 要 的报 警 。在 负 载 瞬 态 经 变化 过程 中， 出电流在 各个模 块分 配不 均 ， 输 当输 出 电 流超 过额定 值 ， 护 电路 会 限制输 出 电流 。为 了避 免 保 这些 不利情 况 的 出现 ， 以采 用 电流 控 制模 式 代 替 传 可
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｏ ｔ ｇ ｏ ｔｏ ｄ ａ ａ ｌｌｓ ａ ｉｇ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｓｅ ｓ ｏ ｃ ｕ ｅ ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｆ ｌｅ ａａ ｍｓ ｎ ｏ — ａ ｉｉ ａ ｌａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｖ ｍｏ ｅ ｐ ｒ ｌ － ｈ ｒｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ａ ｙ ｔ ａ ｓ ｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｓ ｌｒ ，ｉ ｒ ｅ ｄ ｒ ｔ ｏ ｖ ｈ ｓ ｐ ｏ ｌｍ ，ｃ ｒｅ ｔ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｔ ａ ｆ ｖ ｌ ｇ ｏ ｔｏ ｄ ． Ｆ ｒ ｔｙ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｒ ｃｐ ｅ ｏ ｅ ｏ ｓ ｌ ｅ ｔ ｉ ｒ ｂ ｅ ｕ ｒ ｎ ｏ ｔｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｏ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｍｏ ｅ ｉ ａ ｉｓ ｌ ，ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｐ ｉ ｉ ｌ ｆ ｎ Ｃ ｒ ｅ ｔｍｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｎ ｌ ｚ ｓｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｌ ｓｇ ａ ｄ ｌ ｇ，ｄ ｓｇ ｅ ｈ ｙ ｔ ｍ ｏ ｔｏ ｌ ｒ Ｕ ｒ ｎ ｄ ｏ ｔｏ ｄ ａ ａｙ ｅ ｈ ｙ ｔ ｍ ｍａｌ ｉ ｎ ｌ ａ — ｍｏ ｅ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｓｔ ｅｓ ｓ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ．Ｆｉａ ｌ ，ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｒ — ｅ ｎｌ ｙ ｉ ｌｔ ｅ ｏ
并联Buck变换器的均流控制技术
并联Buck变换器的均流控制技术
金爱娟;郝陈祥;马忠雪;刘逸;刘雅琼;梅燕
【摘要】在并联多相DC/DC变换器中, 各模块承受的电流应自动平衡. DC/DC变换器的并联均流是需要解决的关键问题. 文中采用基于主从控制的并联Buck变换器为研究对象, 通过仿真验证了均流控制技术能使电路具有良好的动态响应. 考虑到实际应用中电路开关管会因长期工作在温度较高的情况下而降低使用寿命, 采用加入温度控制的均流控制技术, 从而达到了温度控制的效果.%In a parallel multi-phase DC/DC converter , the current of each module should automatically bal-ance, the key to which is the parallel current sharing .This article verified that the current sharing technology offer the circuit good dynamic response in the master-slave control of parallel Buck converters .In the practical application of the circuit switches , the long-time high temperature operations will reduce the service life .The current sharing technology with temperature control is adopted .
自主均流法在开关变换器并联系统中的研究
的电 流信号 作为本 模块 的电流基 准 ， 踪基准 信号 ， 跟 达 到跟 主模 块 均流 的 目的 。
均 流
母 线
精度 太低 ； 主从 设置 法 和平 均 电流 法 都 无法 实 现 冗 余 技术 ； 而并联 电源 模块 系统 的可 靠性 得 不 到 很 好 的 因
保证 ； 外加 均流 控制 器法使 系统 变得 过于 复杂 ， 不利 于 把这一 技术 转化 成实 际 的产 品等 。而 自主均流 法 以其
。穗 溅
‘
自主 均 流 法 在 开 关 变 换 器 并 联 系统 中的研 究
邓 双 渊 ， 正 国 王
（ 南交通大学 ， 西 四川 成 都 ， １０ １ ６０ ３ ） 摘 要 ：大 功 率 电源 系统 为 保 证 模 块 间 电流 应 力 和 热 应 力 的 均 匀分 配 ， 止 一 台或 多 台模 块 运 行 在 电 流 极 限值 ， 变 防 其 换 器 采 用 了 并联 的拓 扑 结构 、 分 电流技 术 和 高 性 能 控 制 策 略 。文 中分 析 了 自主 均 流 法 的 工 作 原 理 和 性 能 特 点 ， 绍 了 均 介
基于CAN总线的并联DC_DC变换器数字均流技术
模拟方法实现，控 应的信息标识符，数据长度等相关信息，并使控制
图 ３ 外置控制器均流控制框图 制 器 与 各 模 块 之 器处于待发送状态，当总线空闲时获得总线控制
间所需连线过多，使系统复杂化且易受干扰，但若采 权，转为发送报文状态。ＣＡＮ 控制器根据 ＣＡＮ 协议
用数字方式实现，则可利用数字通信技术减少信号 将数据组织成一定的报文格式发出。报文开头的 １１
主从控制均流法是在若干个模块中指定某一模 块为主模块，其它为从模块，各从模块将根据主模块 的电流进行均流调节。该方法的均流效果良好，但无 法构成冗余系统，当主模块出现故障时，整个系统将 崩溃。鉴于此，设计中采用 ＤＳＰ 内部的 ＣＡＮ 总线控 制器实现各模块之间的数字通信。由于 ＣＡＮ 总线是 一种多主总线，即使主模块发生故障，仍然可在剩余 的从模块中自动选主，重新进行均流调节，有效地解 决以上问题，提高了系统的可靠性，实现了系统的冗 余。该均流方案的实现可采取内环控制式、外环控制 式和外置控制器式 ３ 种方式［４，５］。下面逐一简单介绍。
差信号经电压环调节器 Ｇ（ｓ）后与各模块的均流环控 方式。ＣＡＮ 总线的信息传输通过报文进行，报文有
制输出信号相加，作为该模块的控制信号，送入ＰＷＭ 数据帧、远程帧、错误帧和超载帧 ４ 种类型。其中数
环节，调节输出电压，最终实现各模块之间的均流。 据帧用于传输数据；远程帧用于向某节点请求数据。
DC-DC电源模块并联均流控制技术研究
摘 要
随着大功率负载和大电流负载的需求，电源模块并联控制技术研究的越来越重要，而如何很好的实现并联电源模块间输出电流的平均分配成为并联技术的核心。针对这个问题，本文介绍了在并联变换器模块的简化、近似线性化的小信号数学模型下的均流方法。
论文简要介绍了常用的均流方法及其优缺点，对Buck变换器的基本电路结构和工作原理作了说明，给出了主电路的主要点的电压电流波形、主要关系式，然后计算出了各元件的参数，并基于这些参数建立了小信号模型，做了一个Buck变换器仿真对结论进行了验证以及补偿的设计。对平均电流自动均流法改进型及其优缺点，最后在matlab上进行了验证性仿真。
电力电子系统建模及控制 第8章 DCDC变换器模块并联系统的动态模型及均流控制
(8 10)
补 偿 网 络 的 具 体 取 值 为 ： K=609.12 ， τ1=4.10×10-4 ， τ2=7.17×10-4 ， τ3=5.42×10-6 ， τ4=4.40×10-6。引入补偿网络后，系统的开环波特图 如 图 8-10 所 示 ， 相 角 裕 度 为 64.9° ， 穿 越 频 率 为 1272.3Hz，由于引入了一个积分环节，因此系统成为 无差系统。
I o1
Vomax Vo R1
(8 4)
Io2
wk.baidu.com
Vomax Vo R2
(8 5)
图8-3b中直线1为变换器#1输出特性，直线2为变换 器#2输出特性。#l的输出特性斜率小，即
输出阻抗小，分担的电流Io1大；#2的输出特性 斜率大，即输出阻抗大，分担的电流Io2小。因此#1 比#2分担的电流多。如果能设法将#1的输出特性斜
的电压信号扰动量。第n个模块的均流控制器输出 的电流误差信号为
vA GCS (vIn vAC )
(8 16)
这里重点考虑第n个模块输出电流跟踪平均 电流的动态特性，由图8-11可以得到均流环的开环 传递函数
Ts
rs ZL
FmGcvGvd 1 Fv FmGcvGvd
HGcs
(8 17)
在均流环回路函数中，除均流放大倍数Gcs 外，Gcd、Gcv、Fm均已在前一节中确定。设滤波 电感电流IL转化成电压信号VIj的系数rsH等于0.24。
多相交错并联自均流高增益DCDC变换器及其控制策略
第２５卷 第１期２０２１年１月
电 机 与 控 制 学 报
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｖｏｌ ２５Ｎｏ １Ｊａｎ．２０２１
多相交错并联自均流高增益ＤＣ／ＤＣ变换器及其控制策略
章治国１，２
， 徐堂意１， 向林朋１， 王强３
（１．重庆理工大学电气与电子工程学院，重庆４０００５４；２．重庆市能源互联网工程技术研究中心，重庆４０００５４；
３．深圳市博敏电子有限公司，广东深圳５１８１０３）
摘 要：针对多相交错并联高增益ＤＣ／ＤＣ变换器在传统固定相移（２π／
Ｍ）控制方式下，变换器会随着相数Ｍ的增加其只能在有限占空比范围（Ｍ－１）／Ｍ≤Ｄ＜１内实现各相电流均流的问题，依据在多相变换器拓扑内电容电荷平衡原理以及各相电流均流条件，提出了一种可变移相的自动均流控制策略。所提控制策略只需任意两相相邻相位差φ满足２π（１－Ｄ）≤φ≤２πＤ条件，即可使得任意Ｍ（Ｍ≥２）相交错并联高增益ＤＣ／ＤＣ变换器在占空比［０．５，１）范围内均能实现各相电流自动均流。此外，对多相变换器中的电容电压纹波、电感电流纹波、电压增益、各相电流以及开关器件的
应力进行了详细分析。最后，以四相高增益Ｄ
Ｃ／ＤＣ变换器为例进行了模态分析，并搭建了一台低压输入／高压输出、功率３００Ｗ的实验样机，实验结果验证了所提控制策略的有效性和正确性。关键词：交错并联；高增益；多相；占空比；均流；相移ＤＯＩ：１０．１５９３８／ｊ．ｅｍｃ．２０２１．０１．００４
中图分类号：ＴＭ４６
文献标志码：Ａ
文章编号：１００７－４４９Ｘ（２０２１）０１－００２７－１１
电源并联技术综述
－＋功率级
－
＋电流
放大
均
流母线
＋＋ＶｒＶ′ｒ
Ｖｅ
均流控制器
ＶＩ
ａ
ｂ
Ｖｅ
Ｖｆ
电压放大
图１平均电流法自动均流示意图
ＤＣ－ＤＣ
ＰＷＭ
ＳＣ
均流母线
Ｖｅ
＋－ＶＣＶｆ
ＶＩＶｒ
图２有均流控制器的电源模块原理图
通常，电源模块并联比单个大功率电源集中式供电更具优势。标准化模块并联方法已经广泛应用于分布式电源系统。并联供电系统的理想特性是单个模块稳定均分负载电流。并联模块因为控制参数不同而不同。如果没有特殊的均流措施，一个或多个模块有可能过载而引起某个器件的热应力过大，从而降低系统的稳定性。为了获得并联电源的理想特性，目前已经提出一系列不同并联方式和均流方法。成功的选择一个并联方案需要对这些方法的优缺点有很深的了解。在选择并联方案时必须考虑复杂性、费用、模块化等。各模块的交互作用应该在设计和系统综合中被考虑以保证系统的稳定性、可靠性和动态性能。本文针对ＤＣ－ＤＣ以及逆变器并联的均流方案进行论述。
１ＤＣ－ＤＣ并联均流方法
并联均流的基本方法有输出电压调整法、主从电源控制法和按电流自动均流法等［１］。
１．１输出电压调节法［２］
在并联的电源系统中，每个模块按外特性和各模块的电压参数值均分总负载电流。实际上是调节模块外特性的负斜率的一种方法，利用电流反馈调整各模块的输出阻抗，进而调整各模块输出电压，使之尽可能相近。这种方法简单，属于开环控制，其缺点是调整精度差，每个模块必须个别调整，对于不同额定功率的模块并联运行时，难以实现均流，而且模块间可能有电流不平衡现象。
１．２主从电源法［２］
主从法是在并联的若干个电源模块中，一个作为主电源模块，而其余作为从模块跟随主模块工作。在电流型控制中误差电压与负载电流成比例，主模块误差电压设定了整个系统的误差电压，通过各自的电流反馈控制，使所有的模块分担相同的负载电流。
开关电源模块并联供电系统的研究与设计
开关电源模块并联供电系统的研究与设计
发表时间：2017-12-30T18:35:33.150Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：吉梓佚[导读] 摘要：本设计设计制作的是开关电源模块并联供电系统。
（南京师范大学南瑞电气与自动化学院江苏南京 210042）摘要：本设计设计制作的是开关电源模块并联供电系统。该系统能够广泛应用在小功率及各种电子设备领域，能够输出8V定压，功率可达到16W，并根据要求对两路电流进行按比例分配。本系统由两个DC/DC模块，均流、分流模块，保护电路组成。DC/DC模块以IRF640芯片为开关，配以BUCK的外围电路实现24V-8V的降压与稳压。采用单片机反馈实现电流和电压的检测以及过流保护，控制由DC/DC模块
构成的并联供电系统均流与分流工作模式。同时进行LCD12864液晶同步显示、独立键盘输入控制。输入的值经过单片机处理程序来控制输出电压，且输出电压和电流可实时显示。
关键词：DC/DC模块；BUCK；可控电流分流；MSP430F5438A Abstract ：This design is the switch power supply module in parallel power supply system.The system can be widely used in the field of small power and various kinds of electronic equipment， it can output 8v constant pressure and achieve 16w.According to the requirements，it can distribute two way current proportionally. This system is composed of two DC/DC module， flow， shunt module and protection of circuit.DC/DC module IRF640 chip as the switch， matched with the periphery of the BUCK circuit of 24v - 8v step-down and regulated.Feedback by single chip microcomputer for detecting current and voltage and over current protection， control composed of DC/DC module power supply system in parallel flow with streaming mode.At the same time， LCD12864 synchronous display， keyboard input control independently.Input values through single chip processor to control the output voltage， and output voltage and current can real-time display. Keywords： DC/DC module；BUCK；controlled current shunt；MSP430F5438A
DC—DC开关电源模块并联供电技术方案
DC—DC开关电源模块并联供电技术方案作者：方倪陈强军李丹凤张越李雪枫胡安正
来源：《科技创新与应用》2016年第30期
摘要：随着科技快速发展，开关电源应用越来越广泛，目前采用单一集中式电源供电较多，多种输出参数难以满足要求。文章提出了一种DC-DC开关电源模块并联供电系统技术方案。两路DC-DC变化器采用BUCK结构，MOS管代替二极管续流，采样模块实时监测输出电压电流，PID算法、闭环控制实现均流，该方案具有体积小、供电效率高、抗干扰能力强等优点，可推广应用。
关键词：DC-DC；同步整流；BUCK结构；续流；均流技术
1 系统方案整体结构
该系统方案主要由两个BUCK变换器构成的DC-DC降压式电路、主控电路、采样电路、驱动电路以及PWM模块组成。主控芯片通过采样得到的电压电流参数来控制输出PWM波的占空比，进而控制开关管的开关频率，闭环控制电流电压，使其稳定输出。提高了供电的效率和稳定性。系统方案框图如图1所示。
2 各模块的设计与实现
2.1 DC-DC模块
系统方案的DC-DC模块采用是两个相同的BUCK拓扑结构，并且使电感始终工作在电流连续状态，否则闭环稳压时易振荡。另外，为了降低电路损耗，本系统方案选用导通电阻较低的开关管IRF3205（额定电流110A，耐压达55V，导通电阻小于8毫欧）。
对于BUCK电路滤波电感L1的计算如下：
为使输出电流连续且稳定，本设计选择L1=800uh。为了避免电感饱和，且更好地实现电感的储能功能，本设计选用外径为4.8cm的铁粉磁环绕制电感。由于电流可高达2-3A，为了降低电感线圈的发热损耗，选用2股直径为0.64mm的漆包线绕制。
dcdc电源模块并联均流
dcdc 电源模块并联均流
DC/DC，表示的是高压（低压）直流电源变换为低压（高压）直流
电源。例如车载直流电源上接的DC/DC 变换器是把高压的直流电变换为低压的直流电。
什幺是DC（Direct Current）呢？家庭用的220V 电源是交流电源（AC）。若通过一个转换器能将一个直流电压（3.0V）转换成其他的直流电压（1.5V 或5.0V），我们称这个转换DCDC 原理器为DC/DC 转换器，或称之为开关电源或开关调整器。
DCDC 的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DCDC 转换器。
具体是指通过自激振荡电路把输入的直流电转变为交流电，再通过变压器改变电压之后再转换为直流电输出，或者通过倍压整流电路将交流电转
换为高压直流电输出。
利用多个DC-DC 模块电源并联均流并实现输出电压的稳定保持，是
基于CAN总线的并联DC_DC变换器数字均流技术
点是系统的模块化程度较低，故障容差下降。
向内容的编址方案，因此很容易建立高水准的控制
２．２ 外环控制式
系统并进行灵活配置，很容易在 ＣＡＮ 总线中加进一
图 ２ 示 些新节点或者去掉一些节点而无需修改硬件或软
出 外 环 均 流 件，因此可以方便地实现热插拔。ＣＡＮ 总线上各节
控制图。该控 点可按照多种网络拓扑实现互连，其中总线形拓扑
生， 研究方向为功率电子变换技术和电力电 子与电力传动。
一种带总线竞争的通用数字控制并联均流技术。
２ ＤＣ／ＤＣ 变换器并联均流方案
多个 ＤＣ／ＤＣ 变换器并联时，由于它们的输出特 性不可能完全一致，输出阻抗低的变换器将提供全 部电流，从而造成并联运行的不均流。并联运行均 流控制技术就是通过检测模块的输出电流，判断其 不均流程度，用该信号去改变直流输出电压的给定 或者反馈量，从而调节模块的输出电压，达到控制均 流的目的［３］。并联均流的方案根据有无均流线可划 分为输出阻抗法（即特性下垂法或斜率法）和有源均 流法，其中有源均流法又可细分为主从控制法、平均 电流自动均流法、最大电流自动均流法以及外部控 制器法等［４］。它们各有其优缺点和适用场合［１，３］。
基于 ＣＡＮ 总线的并联 ＤＣ／ＤＣ 变换器数字均流技术
３．３ 并联均流的数字控制算法设计
成功完成发送或接收时产生的中断。
并联均流的控制算法是在原电压单环调节的基
多路输出DCDC变换器的并联均流
V ca = 20 R s Iout
(2)
得到电压反馈信号 ,如果因为均流改变了 + 5V 电 压 ,它是通过改变 PWM 的占空比来实现的 ,则必然 影响 + 12V 的输出电压和均流效果 ,反之亦然 。
4 故障检测和报警
并联电源必须能自动检测故障并报警 ,图 5 为 故障检测和报警电路 ,通过取样每个模块的 + 5V 输 出电压来判断其是否正常工作 。任一电源故障时发 出警报 。
摘要 :介绍了一种多路输出 DC/ DC 变换器实现并联的方案 ,它具有输出均流功能和 1 + 1 冗余 。给出了试验 结果 。
Abstract :This paper introduces t he paralled and current sharing of multiple2output DC/ DC converters ,which has t he functions of output current sharing and 1 + 1 redundancy. The experiment results are presented.
图 7 为单独加 + 5V 和 + 12V 均流电路时均流 结果 , + 5V 的电流最大相差 0. 6A ,而 + 12V 电流最 大相差 0. 25A 。图 8 为 3. 3V 的均流情况 ,电流相 差不超过 0. 3A 。
DC-DC变换器并联均流技术(三)
DC/DC变换器并联均流技术（三）
3 其他均流法
有源法如外加控制器法、平均法和主从法，这些方法均需要均流母线，均流
母线的存在对系统稳定性有影响且加大了控制回路的设计。解决的途径有2 种，一种是采用无均流线控制，另一种则是改善均流信号获取方法。
运用无均流线控制方法的并联电源系统中，各模块输出端并接在一起给负载
供电，除了输入输出的连接线之外，模块之间没有连接线，且各个模块控制电
路不需要连接线(即均流母线)。与有均流线的电路相比，这种控制方法简单。
鉴于此，符赞宣等[24]提出了1 种无均流线控制方法，它将参与并联的模块直
接并联，通过输出端上叠加的高频交流信号来传递输出电流的信息，实现均流
控制。实验证明这种均流控制方法有效，可以在模块之间没有连接线的情况下
很好地实现均流，其控制电路图如图6.文献中介绍了1 种统一占空比法的控制策略，并应用在无需均流线的移相双半桥高频Boost 变换器并联系统中，实验
验证各模块可平均分配总输出电流。
另一种方法则是采用数字控制的手段，通过每个模块控制器间的通讯，进行
各个控制量的信号传递，以代替原有的均流母线。此方法具有可编程、受环境
影响少、需要的元器件少、采用相应软件可以实现复杂控制等优点。提出了1
种基于CAN 总线的并联均流方案，该方案采用模拟电流内环，数字电压外环
的双闭环控制模式;胡雪莲等[27]则将此方案成功应用于DC/DC 通信电源并联
系统中，且在电动汽车充电电源研究领域。李明[28]设计了基于CAN 总线的软件均流方案，对以全桥硬开关变换器为主电路拓扑的充电电源模块进行均流控制，取得了较好的控制效果;罗伟伟等[29]基于此总线结构，设计了2 台特种电源实时并机系统上;Abu Qahouq 等[30]则利用FPGA 数字控制器对2 个Buck 电
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收稿日期:2003-10-13;修改日期:2003-12-22作者简介:杜少武(1965-),男,安徽合肥人,合肥工业大学副教授,硕士生导师.第27卷第8期
合肥工业大学学报(自然科学版)Vol.27No.82004年8月JOURN AL OF HEFEI U NIVERSITY OF T ECH NOLOGY Aug.2004
带自动均流的DC /DC 变换器并联模块的研究
杜少武, 金 波, 葛锁良
(合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥 230009)
摘 要:分析和比较了几种DC/DC 电源模块并联均流技术,介绍了Unitrode 公司生产的U C3907芯片内部结构和功能。在此基础上,设计出一种基于UC3846和UC3907的带自动均流的大功率DC/DC 变换器的控制电路。提出了在UC 3907的14脚和6脚之间接一电阻,从而解决电源模块并联运行时主控与辅控交替的现象,有效控制每个电源模块均摊总负载电流。关键词:并联;自动均流;DC /DC 变换器
中图分类号:TM 46 文献标识码:A 文章编号:1003-5060(2004)08-0936-05
Study of DC /DC converter with automatic load sharing
DU Shao -w u , JIN Bo , GE Suo -liang
(School of Electric E ngineering and Au tom ation,Hefei University of T echnology,Hefei 230009,China)
Abstract :Several metho ds of sharing current in the parallel -connected DC /DC converter are analy zed and compared .The inner structure and function o f the UC 3907produced by Unitro de Company is in-tr oduced.T he control circuit of a high pow er DC/DC converter w ith automatic load sharing is de-signed based o n UC3846and U C3907.In or der to reso lve the pr oblem o f the alternate betw een m ain co ntrol and assist control in the pow er m odule under parallel connection ,a m ethod that a r esistance is co nnected betw een the pin No.14and the pin No.6of UC3907is pr esented so that the output current of each pow er m odule can be controlled effectiv ely and all the load current shared ev enly.
Key words :parallel connection;autom atic load sharing;DC/DC co nv erter
0 引 言
电源并联运行是电源产品模块化、大容量化的一个有效方法,是电源技术的发展方向之一,是实现组合大功率电源系统的关键。电源并联扩容的基本要求[1]
为:电源并联后,总电源系统的源电压效应和负载效应要满足所要求的技术指标;每个电源模块的输出电流应相等;有一个低带宽的总线来连接所有的电源模块;具有良好的负载瞬态响应特性。
因为电源并联在一起,很难达到输出电流分配均匀,所以并联电源模块间必须采用均流措施。某DC/DC 变换器要求:输入电压为385V,输出电压38V,输出电流为100A ,必要时多台开关稳压电源可以直接并联使用,并联使用时的负载不均衡度小于5%。DC /DC 变换器主电路采用半桥式电路拓扑,
控制芯片采用UNITRODE 公司生产的电流控制型PW M 集成控制芯片U C 3846,在比较几种均流控制方案的基础上,选择了根据最大电流自动均流法而设计的UC 3907均流控制芯片,实现了并联运行时均流控制。电源模块在并联时,取得较好的均流效果。
1 常用的并联均流技术
1.1 常用的几种并联均流技术比较
直流模块并联的方案很多,常用的均流方法[2]有:下垂法、主从设置法(M aster-Slaves)、外部控制电路法、平均电流型自动均流法及最大电流自动均流法。下垂法虽然简单易行,但负载效应指标较差,均流精度太低;主从设置法和平均电流型自动均流法都无法实现冗余技术,因为一旦主电源出故障,则整个电源系统都不能正常工作,使电源模块系统的可靠性得不到保证;外控法的控制特性虽好,但需要一个附加的控制器,并在控制器和每个单元电源之间有许多附加连线;而最大电流自动均流法依据其特有的均流精度高、动态响应好及可以实现冗余技术等性能,越来越受到开发人员的青睐[3]。
1.2 U C3907的控制功能介绍
UNIT RODE 公司根据最大电流自动均流法开发出均流控制集成芯片UC3907,该芯片通过对各个电源模块的输出电压进行微调来实现均流。通过均流总线(CURRENT BU S )电路监视每一电源模块的输出电流,判断出并联模块中输出电流最大者,标为主模块,调整其余模块,使其输出电流与主模块输出电流之差在5%以内[4]。
UC 3907的内部结构,如图1所示。
由图1可见,UC 3907可分为电压环与电流环(包括均流控制)两部分。电压环由电压放大器、接地放大器和驱动放大器构成。电流环由电流放大器、缓冲放大器、调节放大器和状态指示构成[1,5]
。
图1 UC3907内部结构
电压环用以稳定输出电压,电流环由于要抑制噪声所以是一个较低带宽的环路。芯片的均流部分使用了电流放大器、缓冲放大器和调节放大器。电流放大器的输出,代表了负载电流的模拟信号并送至单向缓冲放大器的输入端。由于缓冲放大器只提供电流,所以它可以保证输出电流最高的模块成为主模块,并能够以较低的阻抗驱动均流母线,向其它模块传递信息,而其它缓冲器在其对地负载阻抗达到937第8期 杜少武,等:带自动均流的DC/DC 变换器并联模块的研究