電源適配器并聯均流的方式

電源適配器并聯均流的方式,總的來說可以分成以下幾類:

1)利用輸出電壓調整率均流?戴維南等效電阻的存在使電源適配器輸出電壓隨輸出電流的增大而降低,二者間的比例稱為輸出電壓調整率,它反映了戴維南等效電阻的大小?一般開關電源適配器的戴維南等效電阻都很小,其輸出電壓調整率可達0.1%以下,并且分散性較大,這造成并聯后各電源適配器輸出電流很不一致?針對這一問題,可以人為增大各電源適配器的戴維南等效電阻,并保證一定的一致性,就可以達到均流的效果?但這種方法會顯著加大輸出電壓調整率,并且由于各電源適配器的戴維南等效電壓源的數值不完全相等,因此均流精度不高,各臺電源適配器輸出電流間的偏差最大可達各臺電源適配器輸出電流平均值的10%-20%以上?

2)主從方式均流?在系統中設置一個主控制器或選擇某一個電源適配器為主控電源適配器,該主控制器或主控5伏電源適配器完成電壓調節控制,其電壓調節器的輸出信號為電流參考信號,用來控制其他電源適配器的輸出電流,這時,其他120w電源適配器按照電流源的特性運行?由于每個電源適配器的電流參考信號都相等,因此輸出電流也都相等?這種方式均流精度很高,可達0.5%以內,但存在致命缺點,一且主控制器或主控模塊發生故障,整個系統就癱瘓了,這成為系統可靠性的瓶頸?

3) 無主或自動選主的均流方式?這種均流方式的基本思路是在電源適配器間通過并機電纜,或稱均流總線( Current Sharing Bus)來傳遞均流信號?每個電源適配器根據均流信號調節自身輸出電流,達到相互一致的目的?在系統中,沒有共用的控制器或者人為選定的主控模塊?各模塊是完全對等的?這類均流方式具有可靠性高,均流精度較高的優點,是目前所主要采用的均流方式。

屬于這一類的均流的方法有很多,如平均電流自動均流法?最大電流自動均流法?熱應力自動均流法,自動選主的主從均流法等?這其中應用最為廣泛的是最大值自動均流法?

(1)最大電流自動均流法在這種均流方式中,均流信號是通過圖429的電路在各電源適配器間進行仲裁,只有電流反饋值ua最大的電源適配器中的二極管VD4導通,因此仲裁的結果是均流母線電壓正比于輸出電流最大的電源適配器的電流,即均流信號為各電源適配器電流的最大值?

  各八字尾電源適配器調節自身電流的方法是:最大電流(即均流信號)us同本電源適配器電流4a相減得到本電源適配器電流同最大電流間的誤差值,將誤差值乘以比例系數k后加到本電源適配器的電壓給定中?當誤差增大時,本電源適配器電壓給定略微提高,使得本模塊分得更多的負載電流?由于總負載電流由輸出電壓和負載決定,而均流調節僅微調輸出電壓,因此總負載電流基本不變,故本電源適配器電流提高將會使其他電源適配器分得的電流減小,最大電流值也會相應減小?最終所有電源適配器各自調節的結果是使每個電源適配器的電流趨于一致,從而均分負載電流?

這種均流方式適用于各種電壓模式和電流模式控制的電源適配器,通常可以使各臺電源適配器間的不均流度小于5%?

但這種均流方法也有一些缺點:一是通過調節電壓給定來調節輸出電流,會造成輸出電壓的波動,影響穩壓精度?二是如果比例系數k過大,會造成各電源適配器輸出電壓競相上升,可能導致嚴重事故,因此通常限定對電壓給定的調節范圍?但帶來的新問題是,當均流電路調節能力達到極限時,電源適配器只能退出均流。

  目前已有基于最大電流自動均流原理的專用集成電路產品,具有代表性的是Unitrode公司的UC3907?

(2) 自動選主的主從均流方法?通常意義的主從均流方法指圖系統?

各電源適配器公用一個電壓調節器,其輸出作為每個電源適配器的電流給定,每個電源適配器含有電流調節器,電源適配器相當于電流源,由于每個電流源的電流給定相同,各自的輸出電流自然也就是一樣的?實際系統中每個電源適配器都含有電壓調節器,在運行時由人工設定其中一個電源適配器為主機,其電壓調節器處于工作作態,其他電源適配器為從機,它們的電壓調節器不工作?這種方式的優點是均流精度高,輸出穩壓精度也不因均流而惡化?但明顯的不足之處是:當主機損壞或切除后,系統就陷于癱瘓,必須人工干預,重新設定主機?這在多數系統中是不能接受的?

  因此必須使系統能自動選主,基本思想還是通過均流母線進行仲裁,具體電路見圖?

在自動選主的主從均流方式中,各電源適配器的電壓調節器都處于工作狀態,其輸出通過均流母線仲裁出最大值?這樣輸出值最高的調節器就成了主調節器,其他調節器處于跟隨狀態?同時均流  母線還給各電源適配器傳遞了電流給定信號?因此,在該均流方式下,均流母線具有雙重作用。

自動選主的主從均流方式保持了均流精度高和穩壓精度高的優點,而且在主電源適配器失效后,剩余的電源適配器能自動仲裁出新的主電源適配器,不影響系統正常工作。