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案例分析 DC-DC模块电源并联均流输出法选择

作者:广州市爱浦电子来源:原创 日期:2018年1月5日 15:03
        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,那么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:
 
图为DC-DC电源模块构成的并联供电系统
 
        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。这里共提供了三种方案进行参考。首先我们来看方案一。方案一的设计是,工程师分别采用两片TL494来为两路电源提供PWM,当两路并联时,利用其中一片TL494的一个内部误差放大器对电压进行调节,使其输出稳定在8V。利用两片高精度差动放大器INA133对两路电源的电流进行取样,将取样电压分别送入另一片TL494的一个内部误差放大器的正负输入端,通过两片TL494的内部误差放大器进行电流电压复合负反馈,从而进行稳压并实现均流。为了电路工作稳定,使误差放大器工作在闭环状态,此时通过调整误差放大器的放大倍数即可调节均流精度,但由于误差放大器的放大倍数有限,只能近似实现均流。
 
        接下来我们来看第二种方案,即选择最大电流均流法实现多个电源模块的并联均流输出。本方案主要采用负载共享控制器UCC29002来实现均流。在多个DC-DC模块正常工作时,将两路UCC29002的均流母线连接,此时UCC29002将会自动选出电流最大的一路,并将此路电源作为主电源。均流母线上的电压将由主电源的输出电流决定,从电源的UCC29002接收到母线上的信号后,会控制该路DC-DC模块稍稍提高输出电压。通过减小从电源与主电源的电压差来提高该路输出电流,从而达到均流。并且该方案可通过十分简单的电路完成任意路并联均流,且支持热插拔。
 
        在针对以上两种方案进行了实际分析后,我们再来看第三种方案,即使用主从均流法实现多个电源模块的均流输出。主从法的均流思想是在并联电源系统中,人为的指定一个模块为主模块,直接连接到均流母线,其余的为从模块,从母线上获取均流信号主模块工作于电压源方式,从模块的误差电压放大器接成跟随器的形式,工作于电流源方式。因为系统在统一的误差电压下调整,模块的输出电流与误差电压成正比,所以不管负载电流如何变化,各模块的电流总是相等。采用这种均流方法,精度高,控制结构简单,模块间联线少,易于拓展为多路。缺点是一旦主模块出现故障,整个系统将瘫痪。
 
        通过对以上三个方案的简要分析,结合了开头所提供的设计要求和设计图纸,我们可以很清晰的看出,第三种DC-DC模块电源并联均流输出的设计方法的电路结构相对简单,不用使用软件算法,直接由硬件来实现。速度快且精度高,控制结构很简单,所以最终我们选择方案三来实现均流控制。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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