电源模块的均流:基本原理、实现方法、电路仿真
手把手教你学会模块电源并联均流主从设置法
手把手教你学会模块电源并联均流主从设置法在昨天的技术文章介绍中,我们详细的分析了如何利用输出阻抗法实现模块电源并联均流。
然而,这种方法在实际工作中存在很多缺陷,这就需要工程师合理进行选择。
今天要为大家介绍的是利用主从设置法完成电源模块并联并实现均流的方式,希望能够通过本文的介绍,帮助工程师更好的完成多电源模块并联工作。
所谓的主从设置法,指的是在并联的n个变换器模块中,通过人为的程序制定,将这些电源其中的一个指定为主模块,而其余各模块跟从主模块分配电流,称为从模块。
该方法适用于有电流型控制的并联开关电源系统中,电流型控制是指开关电源模块中有电压控制和电流控制,电流环为内环,电压环为外环。
下图为n个变换器模块并联的主从控制原理图。
图为主从模块设置法均流控制原理图 从上图中我们可以很清楚的看到,图中每个电源模块珺为双环控制系统,在这种控制系统中,工程师将模块l设定为主模块并使其按电压控制规律工作,其余的n一1个模块按电流型控制方式工作。
vr为主模块的基准电压,Vf为输出电压反馈信号。
经过电压误差放大器,得到误差电压Ve,它是主模块的电流基准,与Vll(该参数反映主模块电流Il大小)比较后,产生控制电压Vc,控制调制器和驱动器工作。
主模块电流将按电流基准vc调制,即模块电流近似与ve成正比。
在完成并联设置后,各个从模块的电压误差放大器接成跟随器的形式,主模块的电压误差ve输入各跟随器,跟随器输出均为Ve,为从模块的电流基准,因此各个从模块的电流均按同一Vc值调制,与主模块电流基本一致,从而实现模块间的均流。
总结 在模块电源的并联均流设计中,采用主从模块设置法能够较好的保障机体实现稳定高效工作,且不会出现电流分配特性差等问题。
但是它也有一些缺点,那就是该均流法要求主从模块间必须有通讯联系,所以整个系统比较复杂。
且如果主模块失效,则整个电源系统不能工作,因此可靠性取决于主模块,只能均流,不适用于构成冗余并联系统。
电源模块均流电路
电源模块均流电路
电源模块均流电路是一种用于提供恒定电流的电路,它可以保证在负载端获得稳定的电流输出,无论负载的变化情况如何。
电源模块均流电路一般由以下几个主要部分组成:
1. 电源模块:负责提供稳定的电压输出。
2. 电流控制元件:负责控制电路中的电流大小。
3. 反馈回路:用于监测负载电流,并根据需要调节电流控制元件。
4. 输入、输出接口:用于连接电源模块和负载。
在工作时,电源模块将稳定电压输出给电路中的电流控制元件。
电流控制元件通过控制电压降或阻抗来调节电流大小,从而保持电路中的电流稳定。
同时,反馈回路会监测负载电流,并通过与电流控制元件的比较,调节电流控制元件的工作状态,使其能够保持输出恒定。
电源模块均流电路常用于对负载电流要求较高、对输出电流稳定性要求较高的场合,如激光器、LED照明等领域。
模块电源的并联均流技术
主要内容
一,概述 二,常用并联均流技术 三,应用实例 四,注意事项
一,概述
为什么要并联?
扩容:满足大功率电源系统的负载功率要 求。 冗余:某一个单元电源损坏后整个电源系 统的输出还有足够的负载能力
提高电源系统的工作可靠性
一,概述
早期并联的方法:
功耗大 压降大 可能有环流
V s1 V s 2 V o1 V o 2 V o R2 Vo I o1 R1 R 2 RL Io 2 R 1 V o R1 R 2 RL
Io 2
I o1
Io
电压初始设定相等,外特性斜率不等
二,常用均流技术介绍
空载有环 流
V s1 V s 2 R1 R 2 R V s1 V o I o1 R Io 2 V s 2 V o R
电压初始设定不等,外特性斜率相等
二,常用均流技术介绍
外特性“软化”实现近似均流
Vo
Vo
Vo
Vo
V o
V o
O
I o 2 I o 2
I o 1
I o1
Io
O
I o 2 I o 2
I o 1 I o1
Io
改变斜率
二,常用均流技术介绍
“软化”实现:
串电阻,功耗大; 检测电流信号,控制驱动脉宽
A N G D 5 S A E D V HRA J 1 U0 31 R06 34 1 4 1 23 D0 35 B W6 T A 5L 1 2 1
IS V 5 1
9 1 0
L 34 R M2 D
L 34 R M2 D 1 3 1 8 R07 34
开关电源串联均流方法是哪些?一篇经验之谈错过损失超大(民熔)
开关电源串联均流方式有哪些在实际应用中,往往由于一台直流稳定电源的输出参数(如电压、电流、功率)不能满足要求,而满足这种参数要求的直流稳定电源,存在重新开发、设计、生产的过程,势必加大电源的成本、延长交货时间、影响工程进度。
因此在实用中往往采用模块化的构造方法,采用一定规格系列的模块式电源,按照一定的串联或并联方式,分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。
1、最大电流自动均流法(民主均流法,自动主/从控制法)(1)工作原理电阻R用一个二极管代替,二极管正端接a,负端接b。
这样只有当n个单元中输出电流最大的一个电流放大器输出才能使二极管导通,从而影响均流母线电压,进而达到该单元均流调节作用。
这种方法一次只有一个单元参与调节工作。
(2)特点·在这种均流方式下,参与调节的单元由n个单元中的最大输出电流单元决定,一次只有这个最大输出电流单元工作,这个最大电流单元是随机的,所以有人把这种均流方法叫做“民主均流法”。
又由于一旦最大均流单元工作,它处于主控状态,别的单元则处于被控状态,因此又有人把这种方法叫做“自动主/从控制法”。
·由于二极管总有正向压降,因而主单元均流总有误差,而从单元的均流效果是较好的。
美国优尼则公司的UC3907集成均流控制芯片就工作在这种方式下。
最大均流法的特点和平均电流法的特点相似。
2、平均电流型自动负载均流法(自动均流)这种均流方式采用一个窄带电流放大器,输出端通过阻值为R的电阻连到均流母线上,n个单元采用n个这种结构。
特点·均流效果较好,易实现准确均流。
·在具体使用中,如出现均流母线短路或接在母线上的一个单元不工作时,母线电压下降,将使每个单元输出电压下调,甚至达到下限,以致造成故障。
并且当某一模块的电流上升至Iomax时,电流放大器输出电流也达到极限值,同时致使其它单元输出电压自动下降。
·可以构成冗余系统,均流模块数理论上可以不限。
开关电源并联均流技术工作原理及特点
开关电源并联均流技术工作原理及特点摘要:本文主要讨论几种常用的开关电源并联均流技术,阐述其工作原理及特点。
关键词:均流主从控制电源内阻1引言在实际应用中,往往由于一台直流稳定电源的输出参数(如电压、电流、功率)不能满足要求,而满足这种参数要求的直流稳定电源,存在重新开发、设计、生产的过程,势必加大电源的成本、延长交货时间、影响工程进度。
因此在实用中往往采用模块化的构造方法,采用一定规格系列的模块式电源,按照一定的串联或并联方式,分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。
但是电源输出参数的扩展,仅仅通过简单的串、并联方式还不能完全保证整个扩展后的电源系统稳定可靠的工作。
不论电源模块是扩压还是扩流,均存在一个“均压”、“均流”的问题,而解决方法的不同,对整个电源扩展系统的稳定性、可靠性都有很大的影响。
由于目前稳定电源输出扩流应用较多,本文仅讨论开关电源并联均流技术。
均流的主要任务是:(1)当负载变化时,每台电源的输出电压变化相同。
(2)使每台电源的输出电流按功率份额均摊。
2提高系统可靠性方法(1)在电源并联扩流过程中,为了提高系统工作稳定性,可采用N+m冗余的方法。
其中m表示冗余份数,m值越大,系统工作可靠性越高,但是系统成本也相应增加。
(2)采用均流技术保证系统正常工作。
在电源并联扩流中,应用较为广泛的办法是自动均流技术。
它通过取样、电子控制调节环路来保证整个系统的输出电流按每个单元的输出能力均摊,以达到既充分发挥每个单元的输出能力,又保证每个单元可靠工作的目的。
(3)均流技术应满足条件:·所有电源模块单元应采用公共总线。
·整个系统应有良好的均流瞬态响应特性。
·整个并联输出扩流系统有一个公共控制电路。
(4)常用的几种并联均流技术:·改变单元输出内阻法(斜率控制法)·主/从控制法(master/slave)·外部控制电路法·平均电流型自动负载均流法·最大电流自动均流法(自动主/从法、民主均流法)·强迫均流法3关于均流技术中常用的一些概念3.1稳压源(CV)电路框图和特性曲线分别如图1(a)、(b)所示,输出电压UO=RFUREF/R1(a)(b)图13.2稳流源(CC)电路框图和特性曲线分别如图2(a)、(b)所示,输出电流IO=RFUREF/(RSR1)(a)(b)图23.3CV/CC(恒压/恒流交叠)特性曲线如图3所示图34常用几种均流技术的工作原理4.1改变单元输出内阻法(斜率控制法、电压下垂式、输出特性斜率控制式)实现方式:·UO固定,改变斜率·斜率固定,改变输出电压(1)工作原理和特性曲线(a)(b)图4见图4(a)、(b),图中△Imax=△UOImax/△Uslope,内阻RO=△UO/△IO当单元输出电流IO1增加时,IO1在电流检测电阻RS上的压降增加,致使A1输出电压增加,与单元电压反馈信号Uf叠加后送至A2反相输入端,经A2放大后输出Ur变负,利用这个Ur电压控制单元输出电流,从而实现均流。
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,是工程师在实际操作中比较常见的工作之一。
此前我们曾经为大家介绍过多种不同的并联均流技术,那幺这些技术在实际应用的过程中应该如何进行选择?下面我们将会通过一个案例进行实例说明,看在实际操作中怎样选择最恰当的并联均流输出方法。
在本案例中,我们要求设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W、8V 的DC-DC 电源模块构成的并联供电系统,其具体的电路系统设计如下图所示:在该案例中,具体的设计要求主要有一下四个方面:调整负载电阻至额定输出功率工作状态,供电系统的直流输出电压UO=8.0±0.4V;额定输出功率工作状态下,供电系统的效率不低于60%;调整负载电阻,保持输出电压UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之和IO=1.0A 且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流,每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。
具有负载短路保护及自动恢复功能,保护阈值电流为4.5A。
依据上述的设计要求,我们开始选择相应的多个DC-DC 电源模块并联均流输出方案。
电路设计必看 CCM模块电源并联均流原理分析
电路设计必看CCM模块电源并联均流原理分析
提起CCM模式,相信很多工程师必然不会陌生。
在模块电源以及适配器等电子产品的设计过程中,一个很重要的环节就是要进行电感电流连续模式(CMM)下工作稳定性的检测。
今天我们将要进行的是CCM模块电源并联均流技术分析,看CCM工作模块是如何完成并联电路设置的。
在电路系统的设置中,我们可以看到,CCM电源模块可以等效为一个理想电压源和阻值很小的输出电阻串联而成的高性能电压源,其作用也与高性能电压源类似。
将两个CCM工作模块直接并联,其等效电路如图1所示。
如果每个模块参数相同,即理想电压源和输出电阻都相等,则每个模块均匀承担总输出电流亦即模块间自然实现均流。
图1 两模块并联等效电路
在完成CCM模块的并联连接后,我们就可以进行性能测试和曲线检测了。
下图中,图2为两个CCM工作模块直接并联输出特性曲线,通过曲线图我们可以看到其输出电阻值较小,这也就意味着理想电压源值较高的模块将输出大部分负载电流。
由此我们可以得出一个结论,那就是模块输出电阻越小,其输出特性斜率越大,并联后均流性能越差。
如图3所示,我们可以增大各并联模块输出电阻,使它们输出特性斜率减小。
通过这一方法,能够有效地改善并联均流性能,但同样的这一方法也会相应的造成系统效率下降,尤其在要求输出大电流场合,会使并联系统输出电压调节特性变差。
工程师在电路系统设计时应当及时注意以上问题,并采取相应的控制措施。
图2 两模块直接并联输出特性。
电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
1 概述
随着电力电子技术的发展,各种电子装置对电源功率的要求越来越高,对电流的要求也越来越大,但受构成电源模块的半导体功率器件,磁性材料等自身性能的影响,单个开关电源模块的输出参数(如电压、电流、功率)往往不能满足要求。
若采用多个电源模块并联供电,如图1所示,就不但可以提供所需电流,而且还可以形成N+m冗余结构,提高了系统的稳定性,可谓一举两得。
图1 多个电源模块并联供电框图
但是,在电源模块并联运行时,由于各个模块参数的分散性,使其输出的电流不可能完全一样,导致有些模块负荷过重,有些模块过轻。
这将使系统的稳定性降低,会给我们的生产和生活带来严重的后果,而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。
国外有资料表明,电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温(25℃)时的1/6。
因此,使各并联电源模块的输出电流平均分配,是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。
本文从均流电路的拓扑结构出发,介绍几种传统的并联均流方案,对于其他均流方案(比如按热应力自动均流法),暂不做讨论。
对于文中提到的每一种均流方法,都做了详细的介绍,并结合简单电路图,讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。
在文章的最后部分,对并联均流的发展做了简单的展望。
2N+m冗余结构的好处
采用N+m冗余结构运行,可以提高系统稳定性。
电源模块的均流:基本原理、实现方法、电路仿真
电源模块的均流:基本原理、实现方法、电路仿真在很多大电流输出的场合,为了提高系统的可靠性,比较常用的一个方法就是采用热备份——多个电源模块并联使用。
每个电源模块还具备在线插拔的功能。
以便于拆卸和维修、维护。
但是我们知道,每个电源模块的内阻是略有不同的,而输出电压也不可能做到完全一致。
故而,稳压输出的电压源是不可以直接并联的,或者是即便并联了,每个模块的输出功率各不相同。
有可能会出现闲的闲死,忙的忙死的现象——有的模块在超负荷工作,损耗发热都比较厉害,寿命会降低。
而有的工作于轻载,甚至都没有进入较好的工作状态(例如移相全桥,轻载时不容易实现软开关),也对电源健康不利。
这时候,我们需要一种手段,让各模块输出功率基本相同。
这种把负载平均分配到各模块的手段,我们称之为均流。
均流的方法有很多种,例如:1,输出阻抗法,又叫下垂法、倾斜法、电压调整率法。
是通过调节电源的输出内阻的方式来实现的。
这个方法的特点是简单。
但最大的缺点是电压调整率差。
2,主从设置法,人为的在并联的模块中选一个主模块,别的模块的输出向这个模块靠拢。
最大的问题是,如果主模块失效,那么整个电源系统都不能工作了。
3,平均电流自动均流法,把各模块的电流采样放大后通过一个电阻连到公用的均流母线上,大家按照均流母线上的平均电压来实现调整完成均流。
平均电流自动均流法可以实现精确均流,但如果均流母线发生短路,或者某个模块发生故障,母线电压下降会使各模块电压下调。
4,最大电流自动均流法,又叫自动主从均流、民主均流,在所有并联模块中,输出电流最大的那个模块自动成为主模块,其他模块的输出向这个模块靠拢。
5,还有其他很多方法,例如热应力自动均流、外加均流控制器的均流等等。
目前应用比较广泛的是最大电流自动均流法,有专门为这设计的IC,例如UC3907等。
但是在这里,我不打算用专用IC,仅采用普通的运放,来尝试实现此功能。
采用ORCAD来仿真。
具体的工作原理其实很简单,就是把本模块的电流采样值和均流的值进行误差放大,然后用误差放大器的值去调节电压反馈环路的值,使输出电压发生变化,以调节本模块的输出电流,使电流反馈值与均流母线的值相同,从而实现了最大电流自动均流。
通信电源-整流器均流
=
−
σ
× 100%
• In:第n台被测整流器的输出电流;
• IH:被测整流器的额定输出电流;
• ΣI:n台被测整流器的输出电流总和;
• nIH:n台被测整流器的额定电流总和
• YD/T 731-2008规定:
≤ 直流输出电流额定值的±5%
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通信用高频开关电源
整流器均流
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目 录
01
03
并联均流技术
最大电流自动均流法
02
04
平均电流自动均流法
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✓ 当Ui≠Ub ,说明模块间的电流分配不均,产生UC进行修正,
达到均流目的。
最大电流自动均流法
思路:
每一个模块电流与系统最大电流比较,
功率级
如果小,通过放大器调高自身模块电
Vf
压,电流增大,实现均流。
-
电压放大
负载电流
Ve
+
电流放大
均流控制器
Vr
Vc
V I
+
均
流
总
线
Vb
指标
➢ 不平衡度:
第n台整流器的均分负载不平衡度为δn
指标
直流稳压电源并联均流及实现
直流稳压电源并联均流及实现直流稳压电源并联均流及实现路秋⽣摘要本⽂介绍了直流稳压电源并联均流控制常⽤⽅法和⼯作原理、实现电路。
关键词直流稳压电源,均流,冗余,电源并联,电源管理⼀、简介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。
⽬前由于半导体功率器件、磁性材料等原因,单个开关电源模块的最⼤输出功率只有⼏千⽡,但实际应⽤中往往需⽤⼏百千⽡以上的开关电源为系统供电,在⼤容量的程控交换机系统中这种情况是时常遇到的。
这可通过电源模块的并联运⾏实现。
通过直流稳压电源的并联运⾏可达到以下⽬的:1.1 扩展容量,实现⼤功率电源供电系统。
1.2 通过N+1,N+2冗余实现容错功能,带电热插拔,便于在不影响系统正常⼯作的情况下,对电源系统进⾏维护,实现供电系统的不间断供电。
⼆、直流稳压电源并联扩容的要求2.1 N+m(m表⽰电源系统冗余度)个电源模块并联扩容后,总电源系统的源电压效应,负载效应,瞬态响应等技术指标都应保持在系统所要求的技术指标范围内。
2.2 每个直流稳压电源模块单元具有输出⾃动均流功能。
2.3 采⽤冗余技术,当某个电源模块单元发⽣故障时,不影响整个电源系统的正常⼯作,电源系统应有⾜够的负载能⼒。
2.4 尽可能不改变电源模块单元的内部电路结构,确保电源系统的⾼可靠性。
2.5 对公共均流总线带宽要⼩,以降低电源系统噪声。
2.6 确保每个供电单元分担负载电流。
即通过并联均流应使整个电源系统像⼀个整体⼀样⼯作,同时通过并联均流技术使整个供电系统的性能得到优化。
三、常⽤的⼏种均流⽅法3.1 改变输出内阻法(外特性下垂法,改变输出斜率法)利⽤电流反馈,调节电源模块单元的输出阻抗,实现均流。
3.2 主/从法在并联运⾏的电源模块单元中,选定⼀个电源模块单元作为主电源模块,其余电源模块作为从电源模块。
主电源模块⼯作于电压源⽅式,⽽从电源模块⼯作于电流源⽅式,电流值可独⽴设置。
开关电源并联的均流技术
开关电源并联的均流技术詹新生1,2(1.湖北工业大学,湖北武汉 430068; 2.徐州工业职业技术学院,江苏徐州 221140)[摘 要]采用多个电源模块并联运行来提供大功率输出是电源技术发展的一个方向,均流技术是实现大功率电源和冗余电源关键。
本文主要讨论了常见开关电源均流技术的原理和方法。
[关键词]开关电源;均流 中图分类号:TP303+13文献标识码:C1 引 言采用多个电源模块并联运行来提供大功率输出是电源技术发展的一个方向。
并联运行的各模块特性不一致,可能使电压调整率小的模块承担较大的电流甚至过载,热应力大;外特性较差的模块运行于轻载其至是空载。
其结果必然使电源可靠性降低,寿命减小。
因此需要实现均流措施,来保证模块间电流应力和热应力的均匀分配,防止单个模块运行在电流极限值状态[1]。
2 开关电源并联均流的方法211 输出阻抗法(下垂法、斜率法)其实质是利用电流反馈调整各模块的输出阻抗或直接改变模块单元的输出电阻,使外特性斜率趋于一致,以达到并联模块接近均流的目的。
这种方法是一种简单的大致均流的方法,精度比较低。
图1为输出阻抗法均流原理图,左图为并联开关电源外特性V o =f (I o ),右图中的R 为开关电源的输出阻抗。
图1 输出阻抗法均流原理图 由上图可知,当负载电流为I L =I O1+I O2时,负载电压为V o ,按两个模块的外特性倾斜率分配负载电流,斜率不相等,电流分配也不等;当负载电流增大到I L ′=I O1′+I O2′时,负载电压为V o ′。
可知,模块1外特性斜率小,分配电流的增长比外特性斜率大的模块2增长大。
如果能设法将模块1的外特性斜率调整得接近模块2,则可使这两个模块的电流分配均匀。
只要调整图1中的输出阻抗R ,使各个模块的外特性基本一致即可。
电阻R 不宜选的太大,以减少损耗。
这种方法是最简单的实现均流的方法,在小电流时电流的分配特性较差,大电流时较好。
缺第29卷 第3期2009年 6月农业与技术Agriculture&T echnology V ol.29 N o.3Jun.2009・136 ・点是:电压调整率下降,为了均流,每个模块必须分别调整;对于不同额定功率的模块难以实现均流。
电源均流电路
电源均流电路
电源均流电路指的是一种能够将电流从一个电源分配到多个负载上的电路。
在这种电路中,电源会提供一定的电流,而每个负载也会得到相同的电流,从而实现了电流的均匀分配。
电源均流电路常常用于需要同时供电多个部件的电子设备中。
例如,在一台计算机中,内存、硬盘、显卡等部件都需要得到电源的供应。
为了确保这些部件能够稳定地工作,需要采用电源均流电路来分配电流。
在电源均流电路中,通常会使用电阻器来实现电流的分配。
电阻器的阻值越大,分配到该负载的电流就越小。
因此,通过合理选择电阻器的阻值,就可以实现电流的均匀分配。
除了使用电阻器,还有一些其他的电路可以实现电源均流的功能。
例如,可以使用晶体管、运算放大器等元件来实现电流的分配。
这些电路通常比电阻器更为灵活,但也更加复杂。
总之,电源均流电路是一种非常实用的电路设计,能够帮助我们实现电流的均匀分配,从而为电子设备的正常工作提供保障。
- 1 -。
并联RC网络电源的均流方法
并联RC网络电源的均流方法1.均流电源的基本原理在并联RC网络电源中,多个RC网络的输出端通过一个共享的电源总线连接。
这种电源结构可以有效地分配负载,并使电源的输出电流得到均匀分布。
基本的均流原理是通过电源总线和每个RC网络之间的等效电阻来使电流均匀流过所有RC网络,从而实现电源的均流和稳定输出。
2.均流电源的设计考虑因素在设计并联RC网络电源时,需要考虑以下因素来实现均流:-RC网络参数的选择:选择RC网络的时间常数和电阻值时,需要使得每个RC网络的响应时间尽可能一致,以保证电流均匀分布。
-电源总线的设计:电源总线的电阻和电容应合理选择,以确保电源总线对整个系统起到均流作用。
-负载均衡:每个RC网络的负载应尽可能一致,以保持电流均匀分布。
如果负载不均衡,可以通过调整电阻值或其他方法来实现均衡。
3.均流电源的实现方法实现并联RC网络电源的均流有几种常见的方法:-串联补偿电阻:在每个RC网络的输出端串联一个补偿电阻,通过调整补偿电阻的大小来实现电流的均匀分配。
这种方法简单有效,但需要考虑电流的增益、功率损耗等问题。
-反馈调节:通过在每个RC网络的输出端引入一个反馈回路,根据电流大小对输出进行调节。
这种方法可以根据实际需要进行精确的电流控制和均流,但设计和调试复杂度较高。
-增加输出滤波电感:在电源总线和每个RC网络之间增加一个输出滤波电感,通过滤波电感的电流分配来实现均流效果。
这种方法对电源的抗干扰能力较强,但会增加系统的体积和成本。
4.均流电源的优缺点-实现简单:并联RC网络电源的均流方法相对简单,不需要复杂的控制算法和电路。
-输出稳定:通过均流方法,可以保证电源的输出电流分布均匀,从而实现稳定的输出电压。
-抗干扰能力强:均流电源可以通过增加滤波电感等措施来提高抗干扰能力,适应复杂的电源环境。
然而,均流电源也存在一些缺点:-设计复杂:对于一些要求较高的应用场景,需要较复杂的电路设计和调试。
-能效损失:为了实现均流,可能需要引入一些额外的元件和电路,增加了能效损耗。
模块化直流电源并联均流控制方法分析
模块化直流电源并联均流控制方法分析利用多台中/小功率的电源并联,不仅可以达到负载功率要求,降低应力;而且还可以应用冗余技术,提高系统的可靠性。
为了使直流电源并联系统可靠工作,必须采取有效的均流控制措施,保证系统各模块近似均分负载电流。
标签:直流电源;并联均流;模块化1 模块化直流电源并联的优势为适应大功率供电系统负载安全性的考虑,开始对分布式电源系统进行初步研究。
传统的供电系统为提高供电的可靠性,每个负载需要备有两套完全一样的电源设备,其成本增加了一倍。
分布式电源系统利用新电源系统,可以通过利用较小的电功率的电路,通过连接组合成大功率的电源系统,进行分布电源系统的时候,要保证电源体系的独立性,并保证根据用户的实际要求提高电源使用的效率,使电源系统的体积、重量大为降低。
2 并联均流控制方法的介绍(1)输出阻抗法(droop法)并联的各模块的外特性呈下垂特性,负载越重,输出电压越低。
在并联时,外特性硬(内阻小)的模块输出电流大;外特性软的模块输出电流小。
输出阻抗法的思路是,设法将外特性硬(内阻小、斜率小)的外特性斜率调整得接近外特性软的模块,使得两个模块的电流分配接近均匀。
可以简单的理解成输出电流越大,模块输出电压会越低,这样两个模块并联在一起,原来输出电压高的模块,由于输出电流的增加,模块输出电压降低,自然就无法输出更多的电流,那么电流就由其余模块提供了。
(2)主从设置法就是说根据设置的电路版块,根据设置的模式,跟随设置的主要版块模式,从各个电流进行统一的分析,需要根据主模块的电流进行分析,保证电流的均流。
需要人为设置一个主模块,所有模块以该模块为参考,输出电流。
在对工作模式的作用下,设置单元分类,其中一个单元就是对工作电流的分配方式,保障其余单元电流的工作效果,实际上就是对原来的电压和电流之间的电流进行控制,也就是说电压控制的电流源。
这种均流方式最大的缺点就是,主模块是我们设计过程中指定的,如果工作过程中主模块发生问题,那么整套系统将瘫痪。
均流电路
自动负载均流法和电流自动均流在电源系统中的应用发布: 2011-5-04 14:28 | 作者: —— | 来源: 21ICTAG:电源芯片大功率电源系统采用多台开关电源并联运行实现,是目前电源技术的发展方向之一。
可并联运行的模块化电源具有很多优点,一是小功率的电源模块可以方便地组合成大功率的电源系统,其容量可以任意扩展;二是实现电源系统的冗余设计,提高其可靠性;三是使用场合不受限制,根据需要组合,方便灵活。
原则上,多台电源并联构成的大功率电源系统,应像单台电源一样,在输入总线和输出负载情况下,除系统的输出电压始终保持稳定外,还能长期、无故障的可靠运行。
这就要求系统中各台电源承受的电、热应力基本相当。
也就是说,必须采取某种相应的措施,保证系统不致因各电源承载情况的差异,造成电热不平衡而引起的恶性循环,影响系统特性和可靠运行。
均流技术就是对系统中各并联电源的输出电流加以控制,尽可能均分系统输入总电流,确保多台电源可靠运行的一种特殊措施。
图1所示为多台开关电源并联均流实现大功率电源系统的示意图。
本文就自动均流技术及其应用做简要讨论。
图1 多台开关电源并联均流实现大功率电源系统自动均流技术是常用的硬件电流均流技术之一。
该方法是通过均流总线和相并联各电源间电流信号的比较获得相应修正量,来实现各单元电源间电流均匀分配的。
在这里主要讨论平均电流的自动负载均流法和最大电流自动均流法。
平均电流的自动负载均流1 工作原理这种均流方式采用了一个窄带电流放大器,输出端通过阻值为R的电阻连到均流母线上,N个单元电源采用N个这种结构(见图2)。
图2 平均均流工作原理当输出达到均流时,电流放大器输出电流为零,这时电源系统处于均流工作状态。
当输出达不到均流时,在电阻R上产生一个Vab,由这个电压控制A1,由A1再控制单元功率的输出电流,最终使它达到均流。
2 特点① 均流效果好,易实现准确均流;② 在具体使用中,如出现均流母线短路或接在母线上的一个单元电源不工作时,母线电压下降,将使每个电源输出电压下调,甚至达到下限,以致造成故障。
DC-DC电源模块并联均流控制技术研究
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。
近年来,分布式电源供电方式成为电力电子学新的研究热点。相对于传统的集中式供电,分布式电源利用多个中、小功率的电源模块并联来组建积木式的大功率电源系统。在空间上各模块接近负载,供电质量高,通过改变并联模块的数量来满足不同功率的负载,设计灵活,每个模块承受较小的电应力,开关频率可以达到兆赫级,从而提高了系统的功率密度,分布式电源系统可方便地实现冗余,减少产品种类,便于标准化。
图1-4 主从设置法均流控制原理图
该均流法要求主从模块间必须有通讯联系,所以整个系统比较复杂。且如果主模块失效,则整个电源系统不能工作,因此可靠性取决于主模块,只能均流,不适用于构成冗余并联系统。电压环的工作频带宽,容易受外部噪声干扰。
1.3.3 平均电流自动均流法
这种方法要求并联的各个模块的电流放大器输出端各自通过一个相同阻值的电阻接到一条公用母线上,该母线称为均流母线,如图1-5所示
图1-5 平均电流自动均流法控制电路原理图
图中电压放大器输入为 ,反馈电压为Vf, 是基准电压Vr和均流控制电压Vc的综合,它与Vf进行比较放大后,产生电压误差Ve,控制调制器和驱动器。V1为电流放大器的输出信号,与模块的负载电流信号成比例,Vb为母线电压。当n=2,即两个模块并联时, 和 为模块1和模块2的电流信号,都经过阻值相同的电阻R接到母线上,因此当流入母线的电流为零时
简单介绍并联开关电源的均流方法
简单介绍并联开关电源的均流方法简单介绍并联开关电源的均流方法LED开关电源技术 2010-08-12 17:12:32 阅读29 评论0 字号:大中小订阅大量电子设备,特别是计算机、通讯、空间站等的广泛应用,要求组建一个大功率、安全可靠、不间断供电的电源系统。
如果采用单台电源供电,该变换器势必处理巨大的功率、电应力大,给功率器件的选择、开关频率和功率密度的提供带来困难。
并且一旦单台电源发生故障,则导致整个系统崩溃。
采用多个电源模块运行,来提高大功率输出是电源技术发展的一个方向。
并联系统中每个模块处理较少功率,解决了上述单台电源遇到的问题。
在大功率DC/DC开关电源中,为了获得更大的功率,特别是为了得到大电流时,经常采用N个单元并联的方法。
多个单元并联具有高可靠性,并能实现电路模块标准化等优点。
然而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,会引起较为严重的后果。
普通的均流方法是采取独立的PWM控制器的各个模块,通过电流采样反馈到PWM控制器的引脚FB或者引脚COMP,即反馈运放的输入或者输出脚来凋节输出电压,从而达到均流的目的。
显然,电流采样是一个关键问题:用电阻采样,损耗比较大,电流放大后畸变比较大;用电流传感器成本高;用电流互感器采样不是很方便,州时会使电流失真。
一、一种新的电流采样方法如前所述,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点。
而本文提出的这种新的电流采样力法,既简单方便,又没有损耗。
下面以图l所示的Buck电路为例,说明这种新的电流检测方法的原理和应用。
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)在一个开关周期求平均值得式中:VL是电感上的电压在一个开关周期的平均值,显然VL=O;Vo为输出电压平均值;IL电感电流平均值,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平均值,显然Ic=0;R1为电感的等效串联电阻(ESR)。
电源模块并联供电的无源均流技术
电源模块并联供电的无源均流技术摘要:无源均流是并联两个或多个电源或 DC-DC 转换器,以便它们可以近似平均地共享负载的一种方法。
由于实现比较简单,成本较低,而且可以与最新的低成本小型电源模块配合使用,因此,这种方法深受欢迎。
本文主要解释一些无源均流问题。
无源均流提供了一个可以满足更多功率要求的高度灵活的方法,随着时间推移系统容量和功能的增加通常会形成这种情况。
通过降低系统内每个转换器上的压力,而无须再增加其他主动电路,无源均流也可以提高 N+1 电源模块配置的可靠性。
---遗憾的是,这种简单的并联方法并非尽善尽美,最大的问题是会损失系统效率和负载调节。
但这些不足是否可以接受,显然是设计时要考虑的问题,在很大程度上它取决于具体应用情况。
在本文所举的例子中,负载调节不是要关注的问题,因为并联的转换器在为板载中间总线供电,从而为多个负载点 (POL) 转换器供电,这就为其不同的硅负载提供了进一步的下变频和调节。
我们通过并联两个Artesyn TQW14A-48S12中间总线转换器 (IBC) 来说明其优缺点。
它们都是宽输入168 W DC/DC转换器,主要用于电信领域,可把额定的48V DC输入转换为12V DC输出。
TQW14A-48S12 IBC最高可以输出14A,典型效率95%,并且没有配备主动均流设备。
本图中的计算全部是基于最差情况的元件容限。
图1所示为N+1冗余无源均流配置中的两个IBC。
除两个转换器之外,还有两个 Schottky ORing二极管D1和D2用来分离输出。
这些被假定为有一个0.2V的前降落(forward drop),加上相当于7mΩ的阻抗元件。
为了能够使用ORing二极管在两个转换器之间实现均流,在理想的状态下,它们的输出电压需要被调节为在所有情况下都完全相符。
但是,在实际情况中,几乎不可能获得这样的调节准确度,另外,在我们所使用的例子中,由于经济原因,只是将IBC设计为产生松散调节的输出,而没有提供电压调节装置。
开关电源串联均流技术详解——这篇宝藏文档让你别开生面(民熔)
开关电源串联均流技术总结开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。
目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。
提高系统可靠性方法(1)在电源并联扩流过程中,为了提高系统工作稳定性,可采用N+m冗余的方法。
其中m表示冗余份数,m值越大,系统工作可靠性越高,但是系统成本也相应增加。
(2)采用均流技术保证系统正常工作。
在电源并联扩流中,应用较为广泛的办法是自动均流技术。
它通过取样、电子控制调节环路来保证整个系统的输出电流按每个单元的输出能力均摊,以达到既充分发挥每个单元的输出能力,又保证每个单元可靠工作的目的。
(3)均流技术应满足条件:·所有电源模块单元应采用公共总线。
·整个系统应有良好的均流瞬态响应特性。
·整个并联输出扩流系统有一个公共控制电路。
(4)常用的几种并联均流技术:·改变单元输出内阻法(斜率控制法)·主/从控制法(master/slave)·外部控制电路法·平均电流型自动负载均流法1、外部电路控制法(1)工作原理每一个单元加一个输出电流检测电路来检测它的电流,产生的反馈信号调节每个单元的电流,从而达到各单元间输出均流的目的。
在这种情况下,每个单元间应有公共总线。
(2)优缺点·这种控制方法均流效果较好,但是每个单元需附加一个电流控制电路,成为控制环路的一部分,需满足环路的总体要求,否则会降低单元的技术指标及工作稳定性,降低系统的动态响应特性。
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电源模块的均流:基本原理、实现方法、电路仿真
在很多大电流输出的场合,为了提高系统的可靠性,比较常用的一个方法就是采用热备份——多个电源模块并联使用。
每个电源模块还具备在线插拔的功能。
以便于拆卸和维修、维护。
但是我们知道,每个电源模块的内阻是略有不同的,而输出电压也不可能做到完全一致。
故而,稳压输出的电压源是不可以直接并联的,或者是即便并联了,每个模块的输出功率各不相同。
有可能会出现闲的闲死,忙的忙死的现象——有的模块在超负荷工作,损耗发热都比较厉害,寿命会降低。
而有的工作于轻载,甚至都没有进入较好的工作状态(例如移相全桥,轻载时不容易实现软开关),也对电源健康不利。
这时候,我们需要一种手段,让各模块输出功率基本相同。
这种把负载平均分配到各模块的手段,我们称之为均流。
均流的方法有很多种,例如:
1,输出阻抗法,又叫下垂法、倾斜法、电压调整率法。
是通过调节电源的输出内阻的方式来实现的。
这个方法的特点是简单。
但最大的缺点是电压调整率差。
2,主从设置法,人为的在并联的模块中选一个主模块,别的模块的输出向这个模块靠拢。
最大的问题是,如果主模块失效,那么整个电源系统都不能工作了。
3,平均电流自动均流法,把各模块的电流采样放大后通过一个电阻连到公用的均流母线上,大家按照均流母线上的平均电压来实现调整完成均流。
平均电流自动均流法可以实现精确均流,但如果均流母线发生短路,或者某个模块发生故障,母线电压下降会使各模块电压下调。
4,最大电流自动均流法,又叫自动主从均流、民主均流,在所有并联模块中,输出电流最大的那个模块自动成为主模块,其他模块的输出向这个模块靠拢。
5,还有其他很多方法,例如热应力自动均流、外加均流控制器的均流等等。
目前应用比较广泛的是最大电流自动均流法,有专门为这设计的IC,例如UC3907等。
但是在这里,我不打算用专用IC,仅采用普通的运放,来尝试实现此功能。
采用ORCAD来仿真。
具体的工作原理其实很简单,就是把本模块的电流采样值和均流的值进行误差放大,然后用误差放大器的值去调节电压反馈环路的值,使输出电压发生变化,以调节本模块的输出电流,使电流反馈值与均流母线的值相同,从而实现了最大电流自动均流。
下面的图,就是单个模块内部的均流电路,U1A是电压误差放大器,U2A是电压采样的电压跟随器,U3A是电流采样放大器,把采集到的电流信号,反向放大100倍为正电压信号,U4A为均流误差放大器,U5A为电压跟随器,将本模块输出电流的采样信号输出到均流母线上,但此电压跟随器稍微有点变化,就是如果均流母线上的电压比本模块的电流采样信号的电压高的话,那么本模块的信号就不会输出到母线上。
所以,母线上的电压信号,永远是输出电流最大的那个模块的。
此外,还有一个模型E,这是一个把输出电压放大的模块,此处用来作为电源变换器来使用,将电压误差放大器的输出信号放大作为输出,增益设置为10。
负载,我用了一个9A的电流源来模拟恒流负载。
好,我们把图中中间带着运放的这部分电路,再复制两份,贴在同一电路图中。
然后,在其中一个模块的输出上反串联一个电压源,用将这个电压源慢慢升高的方法来模拟此电源模块出故障了的过程,来尝试观察其他的模块是否可以继续保持均流。
当然,如果大家有更好的模拟方法,也可以提出来一起研究。
电路复制后,要选择菜单里的windows->xxx.opj,进入OPJ管理窗口,然后选择标签Hierarchy,点击schematic1,再选菜单TOOLS->annotate,弹出Annotate对话框,在action项选择Unconditional reference update,点击OK。
再从菜单windows回到电路图窗口,进行直流扫描仿真,设定我们反串的电压源从0V扫描到5V,步长0.01V。
进行仿真,放上电流探头,
看仿真结果
可以看到,在反串的电压源电压从0变化到3V的过程中,由于电路的调节功能,模块的输出还是能保持均流的。
随后由于模拟反串电压源的电压升高,超出了电路的调节能力,模块的输出电流开始下降,而另外两个模块的输出开始上升,对于那两个正常模块来说,电流还是均衡的。
等到故障模块彻底不输出电流了,负载电流完全由两个正常模块平均提供。
改变图1中的R20的阻值,可以改变均流误差放大器对输出电压调节的能力。
如果我们将每个模块的这个电阻改为3K,重新做一次仿真,再看电流波形,就可以看出来,在反串电压源从0到5V变化的整个范围,所有模块依然可以均流输出。
欢迎大家参与讨论,提出意见和建议!。