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1、直流稳压电源并联均流及实现北京信息职业技术学院路秋生摘要 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。关键词均流、冗余、电源并联一、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到达以下目的：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
2、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+mm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
3、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页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。在这种方式下，一旦主模块失效，则整个系统崩溃，显然不具备冗余功能。3.
4、3 平均电流自动均流法这种方法不用外加均流控制器，在各电源模块单元间接一条公共均流母线CSB ，均流母线的电压Ub为 N个电源模块代表各自输出电流的电压信号Ui 的平均值即代表电源系统的平均电流。Ub与每个电源模块的取样电压信号比较后通过调节放大器输出一个误差电压，从而调节模块单元的输出电流，到达均流目的。平均电流法可以精确地实现均流，但当公共母线CSB发生短路或接在母线上的任一电源模块单元不工作时，使 CSB电压下降，结果促使各电源模块输出电压下调，甚至到达下限值，引起电源系统故障。3.4 外接控制器法使用一个外加的均流控制器，比较所有模块的电流，调节相应的反馈信号实现均流。这种控制方法效果
5、较好，但需要一个外加的均流控制器和附加连线。3.5 热应力自动均流法利用监测电源系统中每个电源模块单元的温度来实现均流，使其温度高的模块单元输出电流小，温度低的电源模块输出电流大。3.6 最大电流均流法民主均流法、自动均流法这种方法采用一套最大值比较器，每一时刻输出电流最大模块作为主模块，其输出电流转化成的电压信号Ui 送至均流母线CSB ，即 CSB上的电压 Ub 反映的是各电源模块单元中Ui 的最大值，即电流最大值。各从模块的 Ui 与 Ub比较从而自动调节输出电流到达均流。UC3907就是采用这种工作原理的均流控制芯片。这种均流芯片目前使用较广泛。四、 UC3907简介UC3907均流控
6、制芯片能使并联运行的电源模块单元工作在所设定的电流值上，均流精度可达2.5%，它的内部工作框图如图1 所示，图 2 表示采用 UC3907的电源均流系统连接图，图3 表示 UC3907的控制框图。工作原理如下： UC3907检测相应电源模块单元的输出电流，每个电源模块单元的输出电流信号反馈放大后送至均流母线 CSB上，按最大电流均流控制原理控制各单元模块的输出电流调节，从而到达均流目的。4.1 UC3907 引脚功能简介如下：14 脚；系统地端：这是个高阻抗端，用于通过测量功率返回线上的电压降来监控系统地。26 脚；假地端：这是个低阻抗端，比4 脚高出 250mV 。35 脚；功率返回端：为最
7、负端，应尽量接在靠近功率电源处。47 脚；Vref 端：内部参考电压相对4 脚为 2V，相对 6 脚为 1.75V。511 脚；电压放大器的反相输入端，负载电压反馈信号2V左右引到该端与同相端信号相比较。具体使用时，还要在11，12 脚步间加补偿电容。68、9、12 脚；组成缓冲放大器，固定增益为2.5 。8 脚按一个电流设定电阻，对主模块，该端输出高电压 2.5V3.5V ， 9 脚流入电流可达10mA 。对于从模块，8 脚电压接近零伏，9 脚电流也为零。71、2、3 脚；组成电流放大器，取样并联电源模块输出电流信号并放大20 倍。81、15 脚；组成最大值比较驱动器，用以驱动均流母线CSB
8、 。913、14、15 脚；将各模块单元输出电流与主模块输出电流相比较，利用输出值来调整给定参考电压。1016 脚；状态指示：是一个集电极开路输出端，用以指示主电源模块，当为低电位时，表示该模块为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页主模块。1110 脚； Ucc 电源供电端，供电电压范围为4.5V35V。图 1 UC3907 内部工作框图图 2 采用 UC3907的电源均流系统连接图 3 UC3907 的控制框图五、应用电路Ct。电阻 R55决定。 R1，C5为 UC3844的启动电路， D3，R2，C4为 RCD吸收
9、回路，用以保护功率场效应管。UC3844的软启动电路由Q1，R9，C10组成。注意电路中的电阻Rset和调节补偿是连接到了假地端子第 6 脚。假地第 6 脚是 真地第 4 脚电压的一个映射，为负检测端子电压再加上0.25V 的电位偏置。对地有关元件的连接是一个低阻抗端子。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页主控指示灯电路用以指示负载电流最大的模块单元电流，并可检测输出电压， 它可用以检测过流/ 过压的电源模块单元。图 4 UC3907 在离线式隔离模块电源中的应用5.2 UC3907 在非隔离变换器中的应用下面是利用
10、UC3907构成的 DC-DC非隔离变换器在并联均流系统中的应用。图5 为采用 UC3524A 、 UC3907的降压型 BUCK PWM 变换器的并联均流系统。对非隔离的并联电源均流系统，电流检测电阻不能接在电源模块的地端子，而只能接在电源输出的非地端子，否则几个并联电源系统的电流检测电阻为并联，致使系统不能正确并联均流，即使有故障模块单元也不易检测出来。这种连接的唯一限制就是UC3907的电流放大器有一个02V的共模电压范围，所以需用某种形式的电平偏置或平均电流检测。由于不需用光电耦合器，所以电路得到简化。UC3524A的误差放大器为一反相放大器，未使用驱动放大器并使 UC3907送至 U
11、C3524A的信号相位满足要求。Iset第 8 脚电压的变化范围为03.8V。通过从 UC3907的电流放大器输出信号并送至UC3524A的限流放大器实现限流，限流值由下式决定：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页图 5 UC3907 在非隔离 DC-DC变换器中的应用5.3 UC3907 在线性稳压器中的应用图 6 为 UC3907在线性稳压器中应用的均流电路图，由光电耦合器的输出信号驱动达林顿管Q1、Q2，由 Q3、C1、R11、R12实现限流，限流值由下式决定：图 6 采用 UC3907的线性稳压器均流电路5.4
12、 外部负载均流法采用少数几个元件就可利用UC3907使电源模块实现均流，负载均流环同前面的电路，但通过调节UC3907精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页的内部参考电位，即通过调节电源模块的+Sense 端子电位实现均流。最大调节电压由下式决定，如图7 所示：图 7 利用电源模块的远程检控输入端子实现均流六、结束语本文主要讨论了电源并联均流的主要方法，几种并联均流的典型电路。实际应用中，UC3907的并联均流效果较好并且应用也最广泛。参考文献1. UC Product and Applications Handbook 1993-1994 P9-296-P9-305 2. 通信电源技术 1999.5 电源并联均流技术作者简介路秋生，男， 1956 年生，副教授， 1982 年毕业于山东大学电子系，现主要从事电子技术，电力电子技术教学科研工作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页
