0 引言

　　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(cè)方法的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的均流,。

　　l 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(jiǎn)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(cè)方法的原理和應(yīng)用。

　　電流檢測(cè)電路由一個(gè)簡(jiǎn)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(duì)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(cè)負(fù)載電流及電感電流的大小,，只要檢測(cè)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(jiǎn)易,、沒有損耗地對(duì)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(jiǎn)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(jiǎn)單的RC網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行均流控制就是對(duì)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(cè)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(duì)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(cè)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(cè)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(yǔ)

　　本文通過對(duì)常用的電流檢測(cè)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(cè)電源輸出電流的方法，并在這種電流檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上給出了一種簡(jiǎn)單的并聯(lián)系統(tǒng)均流的方案,。這種方案使電流檢測(cè)很方便,，能高效率、低成本,、簡(jiǎn)單,、方便地實(shí)現(xiàn)并聯(lián)系統(tǒng)的均流。