DC/DC電源模塊并聯(lián)均流

DC/DC，表示的是高壓(低壓)直流電源變換為低壓(高壓)直流電源。例如車載直流電源上接的DC/DC變換器是把高壓的直流電變換為低壓的直流電。

什么是DC(Direct Current)呢?家庭用的220V電源是交流電源(AC)。若通過一個轉(zhuǎn)換器能將一個直流電壓 (3.0V)轉(zhuǎn)換成其他的直流電壓(1.5V或5.0V)，我們稱這個轉(zhuǎn)換DCDC原理器為DC/DC轉(zhuǎn)換器，或稱之為開關(guān)電源或開關(guān)調(diào)整器。

DCDC的意思是直流變(到)直流(不同直流電源值的轉(zhuǎn)換)，只要符合這個定義都可以叫DCDC轉(zhuǎn)換器。

具體是指通過自激振蕩電路把輸入的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡偻ㄟ^變壓器改變電壓之后再轉(zhuǎn)換為直流電輸出，或者通過倍壓整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電輸出。

利用多個DC-DC模塊電源并聯(lián)均流并實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定保持，是工程師在實際操作中比較常見的工作之一。此前我們曾經(jīng)為大家介紹過多種不同的并聯(lián)均流技術(shù)，那么這些技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中應(yīng)該如何進行選擇?下面我們將會通過一個案例進行實例說明，看在實際操作中怎樣選擇最恰當(dāng)?shù)牟⒙?lián)均流輸出方法。

在本案例中，我們要求設(shè)計并制作一個由兩個額定輸出功率均為16W、8V的DC-DC電源模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)，其具體的電路系統(tǒng)設(shè)計如下圖所示：

在該案例中，具體的設(shè)計要求主要有以下四個方面：調(diào)整負載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓UO=8.0±0.4V;額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于60%;調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓UO=8.0±0.4V，使兩個模塊輸出電流之和IO=1.0A且按I1:I2=1:1模式自動分配電流，每個電源模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大于5%。具有負載短路保護及自動恢復(fù)功能，保護閾值電流為4.5A。

依據(jù)上述的設(shè)計要求，我們開始選擇相應(yīng)的多個DC-DC電源模塊并聯(lián)均流輸出方案。這里共提供了三種方案進行參考。首先我們來看方案一。方案一的設(shè)計是，工程師分別采用兩片TL494來為兩路電源提供PWM，當(dāng)兩路并聯(lián)時，利用其中一片TL494的一個內(nèi)部誤差放大器對電壓進行調(diào)節(jié)，使其輸出穩(wěn)定在8V。利用兩片高精度差動放大器INA133對兩路電源的電流進行取樣，將取樣電壓分別送入另一片TL494的一個內(nèi)部誤差放大器的正負輸入端，通過兩片TL494的內(nèi)部誤差放大器進行電流電壓復(fù)合負反饋，從而進行穩(wěn)壓并實現(xiàn)均流。為了電路工作穩(wěn)定，使誤差放大器工作在閉環(huán)狀態(tài)，此時通過調(diào)整誤差放大器的放大倍數(shù)即可調(diào)節(jié)均流精度，但由于誤差放大器的放大倍數(shù)有限，只能近似實現(xiàn)均流。

在針對以上兩種方案進行了實際分析后，我們再來看第三種方案，即使用主從均流法實現(xiàn)多個電源模塊的均流輸出。主從法的均流思想是在并聯(lián)電源系統(tǒng)中，人為的指定一個模塊為主模塊，直接連接到均流母線，其余的為從模塊，從母線上獲取均流信號主模塊工作于電壓源方式，從模塊的誤差電壓放大器接成跟隨器的形式，工作于電流源方式。因為系統(tǒng)在統(tǒng)一的誤差電壓下調(diào)整，模塊的輸出電流與誤差電壓成正比，所以不管負載電流如何變化，各模塊的電流總是相等。采用這種均流方法，精度高，控制結(jié)構(gòu)簡單，模塊間聯(lián)線少，易于拓展為多路。缺點是一旦主模塊出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將癱瘓。

通過對以上三個方案的簡要分析，結(jié)合了開頭所提供的設(shè)計要求和設(shè)計圖紙，我們可以很清晰的看出，第三種DC-DC模塊電源并聯(lián)均流輸出的設(shè)計方法的電路結(jié)構(gòu)相對簡單，不用使用軟件算法，直接由硬件來實現(xiàn)。速度快且精度高，控制結(jié)構(gòu)很簡單，所以最終我們選擇方案三來實現(xiàn)均流控制。