在大功率DC／DC開關(guān)電源中,，為了獲得更大的功率,，特別是為了得到大電流時(shí)，經(jīng)常采用N個(gè)單元并聯(lián)的方法,。多個(gè)單元并聯(lián)具有高可靠性,，并能實(shí)現(xiàn)電路模塊標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。然而在并聯(lián)中遇到的主要問題就是電流不均,，特別在加重負(fù)載時(shí),，會(huì)引起較為嚴(yán)重的后果。普通的均流方法是采取獨(dú)立的PWM控制器的各個(gè)模塊,，通過電流采樣反饋到PWM控制器的引腳FB或者引腳COMP，即反饋運(yùn)放的輸入或者輸出腳來凋節(jié)輸出電壓,，從而達(dá)到均流的目的,。顯然，電流采樣是一個(gè)關(guān)鍵問題：用電阻采樣,，損耗比較大,，電流放大后畸變比較大；用電流傳感器成本高,；用電流互感器采樣不是很方便,，州時(shí)會(huì)使電流失真,。本文提出了一種新型的、方便的,、無損的電流采樣方法,，并在這種電流檢測方法的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的均流。

1 一種新的電流采樣方法

如前所述,，在均流系統(tǒng)中一些傳統(tǒng)的電流采樣力法都或多或少有些缺點(diǎn),。而本文提出的這種新的電流采樣力法，既簡單方便,，又沒有損耗,。

下面以圖l所示的Buck電路為例，說明這種新的電流檢測方法的原理和應(yīng)用,。

電流檢測電路由一個(gè)簡單的RC網(wǎng)絡(luò)組成,，沒流過L的電流為iL，流過C的電流為ic,，L兩端的電壓為vL,，輸出電壓為vo上電壓為vc，則有vL+iLR1+vo．=vc+icR (1)

對式(1)在一個(gè)開關(guān)周期求平均值得

式中：VL是電感上的電壓在一個(gè)開關(guān)周期的平均值,，顯然VL=O,；

Vo為輸出電壓平均值；

IL電感電流平均值,，等于負(fù)載電流ILoad;

Ic是電容在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)充放電電流的平均值,，顯然Ic=0；

R1為電感的等效串聯(lián)電阻(ESR),。

于是式(2)可化為

所以,，要檢測負(fù)載電流及電感電流的大小，只要檢測RC網(wǎng)絡(luò)電容上的電壓的大小就行了,，這種方法可以很方便,、簡易、沒有損耗地對電流進(jìn)行采樣,。

2 基于新的電流采樣方法的均流原理

以兩路并聯(lián)Buck電路為例,如圖2所示,。

由式(3)知，

Vc1=IL1R1+V

Vc2=IL2R2+V

式中：Vc1,、Vc2分別為C1和C2上電壓的平均值,；

IL1、IL2分別是L-和L2流過電流的平均值,，亦即兩路輸出電流平均值,；

R1及R2是濾波電感的等效串聯(lián)電阻，當(dāng)在工藝上設(shè)計(jì)并聯(lián)電源每路輸出電感基本上一樣時(shí)，可以認(rèn)為R1=R2,。

因此,，要控制兩路電流均流，即要求IL1=IL2,，于是,，只要控制Vc1=Vc2就行了。所以,，電容C1及C2上的電壓Vc1和Vc2可以代表兩路電流IL1及IL2大小,，可用來進(jìn)行均流控制。

這樣,，便可得到如圖3所示的控制框圖,，

3 常用均流方法的分析比較

開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法有以下幾種。

輸出阻抗法即Droop(下垂,，傾斜)法調(diào)節(jié)開關(guān)變換器的外特性傾斜度(即調(diào)節(jié)輸出阻抗),，以達(dá)到并聯(lián)模塊接近均流的日的。這種方法是一種簡單的大致均流的方法,，精度比較低,。

主從法適用于電流型控制的并聯(lián)開關(guān)電源系統(tǒng)中。這種均流系統(tǒng)中有電壓控制和電流控制,，形成雙閉環(huán)控制系統(tǒng),。這種方法要求每個(gè)模塊問有通訊，所以使系統(tǒng)復(fù)雜化,，并且當(dāng)主模塊失效時(shí),，整個(gè)電源系統(tǒng)便不能工作。

平均值均流每個(gè)并聯(lián)模塊的電流放大器輸出端接一個(gè)相同的電阻到一條公共母線上,，形成平均值母線,。當(dāng)某模塊電壓比母線電壓高時(shí)，輸出電壓下降,，反之亦然,。

最大值均流法和平均值均流法相似，區(qū)別只是每路電流通過一個(gè)二極管連到一條公共母線上,。這種方法其實(shí)質(zhì)是一種“民主均流”方法,，電流最大的那個(gè)模塊自動(dòng)成為主模塊，其他模塊為從模塊,，從而“自動(dòng)主從控制”,。

平均值均流和最大值均流法的均流母線斷開或者開路都不會(huì)影響各個(gè)電源模塊獨(dú)立工作，并且是自動(dòng)均流方法,，均流精度比較高。

圖4為常見均流方法的原理圖,。如果均流母線是并聯(lián)模塊電流的平均值,，則是平均值均流法,；如果是并聯(lián)模塊電流的最大值，則是最大值均流法,；如果均流母線是并聯(lián)模塊中的主模塊的電流,，則就是主從均流法。但是,，在這些均流方法中,，每個(gè)模塊都需要有一套獨(dú)立的PWM控制環(huán)。

4 新的均流方案

本文提出的方案是基于前所述的每路加一個(gè)簡單的RC網(wǎng)絡(luò)檢測其分配的電流大小,。電容C兩端的電壓平均值就可以表征這路模塊的電流大小,，所以，對系統(tǒng)進(jìn)行均流控制就是對各路RC網(wǎng)絡(luò)C上電壓進(jìn)行均壓,。其均流原理圖如圖5所示,。

圖5中：

Vbus為均流母線電壓；

Vref為輸出電壓參考值,；

Vs為輸出電壓的采樣值,。

其工作原理和過程如下：

通過檢測RC網(wǎng)絡(luò)中C兩端的電壓，作為電流信號(hào),，幾路電流信號(hào)(本例只有兩路)通過一個(gè)相同的電阻就得到了平均值均流母線,，平均值均流母線電壓值與負(fù)載有關(guān)，表征負(fù)載電流的大小,。

然后將每路采樣來的電流信號(hào)與母線電壓比較,，得到誤差信號(hào)，去修正輸出電壓參考信號(hào),，從而對PWM控制器的占空比輸出進(jìn)行微調(diào),，達(dá)到均流和穩(wěn)壓的目的。

5 實(shí)測結(jié)果

樣機(jī)是一臺(tái)DC5V輸入,，2V／40A輸出的4路Buck并聯(lián)的開關(guān)電源,，工作頻率為200 kHz，帶上滿載進(jìn)行測量每一路電流輸出,，均流效果好,，誤差在2％以下，電源輸出穩(wěn)定,。當(dāng)輸出電流越大,，即大功率并聯(lián)的電源系統(tǒng)中，均流效果越好,。

6 結(jié)語

本文通過對常用的電流檢測方法與均流控制的分析研究,，提出了用一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)檢測電源輸出電流的方法，并在這種電流檢測方法的基礎(chǔ)上給出了一種簡單的并聯(lián)系統(tǒng)均流的方案。這種方案使電流檢測很方便,，能高效率,、低成本、簡單,、方便地實(shí)現(xiàn)并聯(lián)系統(tǒng)的均流,。