大功率電源系統采用多臺開關電源并聯運行實現，是目前電源技術的發展方向之一?？刹⒙撨\行的模塊化電源具有很多優點，一是小功率的電源模塊可以方便地組合成大功率的電源系統，其容量可以任意擴展;二是實現電源系統的冗余設計，提高其可靠性;三是使用場合不受限制，根據需要組合，方便靈活。原則上，多臺電源并聯構成的大功率電源系統，應像單臺電源一樣，在輸入總線和輸出負載情況下，除系統的輸出電壓始終保持穩定外，還能長期、無故障的可靠運行。這就要求系統中各臺電源承受的電、熱應力基本相當。也就是說，必須采取某種相應的措施，保證系統不致因各電源承載情況的差異，造成電熱不平衡而引起的惡性循環，影響系統特性和可靠運行。均流技術就是對系統中各并聯電源的輸出電流加以控制，盡可能均分系統輸入總電流，確保多臺電源可靠運行的一種特殊措施。圖1所示為多臺開關電源并聯均流實現大功率電源系統的示意圖。本文就自動均流技術及其應用做簡要討論。

圖1 多臺開關電源并聯均流實現大功率電源系統

自動均流技術是常用的硬件電流均流技術之一。該方法是通過均流總線和相并聯各電源間電流信號的比較獲得相應修正量，來實現各單元電源間電流均勻分配的。在這里主要討論平均電流的自動負載均流法和最大電流自動均流法。

平均電流的自動負載均流

1 工作原理

這種均流方式采用了一個窄帶電流放大器，輸出端通過阻值為R的電阻連到均流母線上，N個單元電源采用N個這種結構(見圖2)。

圖2 平均均流工作原理

當輸出達到均流時，電流放大器輸出電流為零，這時電源系統處于均流工作狀態。當輸出達不到均流時，在電阻R上產生一個Vab，由這個電壓控制A1，由A1再控制單元功率的輸出電流，最終使它達到均流。

2 特點

① 均流效果好，易實現準確均流;

② 在具體使用中，如出現均流母線短路或接在母線上的一個單元電源不工作時，母線電壓下降，將使每個電源輸出電壓下調，甚至達到下限，以致造成故障。并且，當某一模塊的電流上升到I0MAX時，電流放大器輸出電流也達到極限值，同時致使其他單元電源輸出電壓自動下降。

3 具體應用電路

① 用運放和功率開關實現負載均流電路;

如圖3所示，實現了兩個模塊均流電流的連接，實現了當負載變化時，每臺電源的輸出電壓變化相同，母線電流IO=(IO1+IO2…+IOM)/n，從而實現均流。這個電路的優點就是，當其中一個模塊不能正常工作時，通過開關QC1和QC2截斷此模塊的工作，以避免過大的電流通過。

圖3 雙模塊的均流連接

采用運放產生電流誤差信號，電路的靈敏度很高，特別是對噪聲的干擾，因此系統的穩定性較差。為提高穩定性，給出圖3所示的電路，用低通濾波器加上比較器，代替運放來產生誤差信號。

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② 用低通濾波器和比較器實現負載均流電路。

圖4中的電路表示應用均流電路的兩個模塊的連接。這種均流技術不采用運放來產生電流誤差信號，因而電路十分穩定且容錯性強，電路簡單易行。R2、R3、C1組成低通濾波器，電流源Is表示與輸出電流以成比例的取樣電流。為實現和維持所需的均流，電流均分母線將各模塊的均流電路連接在一起，電流均分母線上的電壓確定了模塊所需的輸出電流。

圖4 應用均流電路的雙模塊連接

最大電流的自動均流法

1 工作原理

將圖2所示均流框圖中的電阻用一個二極管代替，二極管正端接A，負端接B，這樣只有當N個單位電源中輸出電流最大的一個電流放大器輸出才能使二極管導通，從而影響均流母線電壓，進而達到均流調節的目的。這種方法一次只有一個單元參與調節工作。

2 特點

①在這種均流方式下，參與調節的單元由這幾個單元的最大電流輸出單元決定，每次只有這個最大電流輸出單元工作，這個最大電流單元是隨機的。由于一旦最大均流單元工作，就處于主控狀態，而別的單元則處于被控狀，因此這種方法又叫自動主/從控制法。

②由于二極管總有正向壓降因而主單元均流總有誤差，而從單元電源的均流效果是較好的，UC3902均流控制芯片就工作在這種方式下。

3 UC3902均流芯片的應用實例

(1)外圍電路參數確定

電源模塊并聯時的原理如圖5所示。電源模塊輸出最高電壓為143V，最低電壓120V，最大電流10A，輔助電源采用15V供電。芯片內部的運算放大器最高輸出電壓為10V，這也是均流母線上的最高電壓。對母線電壓的選擇要綜合考慮噪聲的敏感度，均流精度和并聯的模塊數。均流母線只由主模塊驅動，從模塊在均流母線上代表10k電阻的負載，這意味著每個模塊單元在均流母線上將以100A/V增加主模塊芯片均流端的供電負載。為提高均流精度，檢測電阻采用精度比較高的電阻，選VCSAO為6V，因此，RSENSE=6/(1040)=0.015電阻RG的值依賴于NPN緩沖三極管和RADJ電阻。三極管的集電極電流應該小于10mA，為安全使用選為5mA。較小的電流會增加對噪聲的靈敏度，而過高的電流會增加三極管的損耗，在芯片內部緩沖三極管的損耗是很重要的一部分。它的實際電壓由ADJR管腳上的最高電壓(2.6V),為此，RG=2.6V/5mA=520，實際選為510。

圖5

電阻RADJ由最大電壓輸出范圍決定，VOmax=(143-120)/25=0.91V，式中，25=(Rout1+Rout2)/Rout2

RADJ=(0.91-100.015)/5mA =152，因此，實選RADJ=150。

補償元件CC和RC可由均流環增益求得：

ASH=APWR(RSENSE/RLOAD) 40GM(1/sCc+Rc)(RADJ/RG)24

假設均流環的交越頻率=500(rad/s),此點處電壓環的增益為0,GM=4.5mA/V,所以：

CC=40(0.015/14.3)404.5 10-3(1/2&pi;103)(150/510)24 =8.5F

實際取CC=10F。

電阻RC的值由選擇的交越頻率和電容CC決定。由此可得RC=200。

(2)試驗結果

實際用4個模塊做并聯實驗，均流結果見表1。由表1可知，它的半載均流精度控制在2.5%以內。IERROR =IOmax-IOmin;均流精度為100%。

結論

本文所討論的這幾種常用的自動均流技術及其實際應用電路各有其特點，根據具體電路需要及性能價格比，可做不同的選擇。這幾種方法的應用都比較廣泛。隨著模塊內部采用微處理智能均流控制，進行軟件均流，就會使均流效果理想。