新型并联开关电源的均流方法

2019-12-27      955 次浏览

摘要:提出了一种新的用一个简单的RC网络检测电流的方法,并在这种新的电流检测方法基础上实现并联电源的均流。


0引言


在大功率DC/DC开关电源中,为了获得更大的功率,特别是为了得到大电流时,经常采用N个单元并联的方法。多个单元并联具有高可靠性,并能实现电路模块标准化等优点。然而在并联中遇到的主要问题就是电流不均,特别在加重负载时,会引起较为严重的后果。普通的均流方法是采取独立的PWM控制器的各个模块,通过电流采样反馈到PWM控制器的引脚FB或者引脚COMP,即反馈运放的输入或者输出脚来凋节输出电压,从而达到均流的目的。显然,电流采样是一个关键问题:用电阻采样,损耗比较大,电流放大后畸变比较大;用电流传感器成本高;用电流互感器采样不是很方便,州时会使电流失真。本文提出了一种新型的、方便的、无损的电流采样方法,并在这种电流检测方法的基础上实现了并联系统的均流。


l一种新的电流采样方法


如前所述,在均流系统中一些传统的电流采样力法都或多或少有些缺点。而本文提出的这种新的电流采样力法,既简单方便,又没有损耗。


下面以图l所示的Buck电路为例,说明这种新的电流检测方法的原理和应用。



电流检测电路由一个简单的RC网络组成,没流过L的电流为iL,流过C的电流为ic,L两端的电压为vL,输出电压为vo上电压为vc,则有vL+iLR1+vo.=vc+icR(1)


对式(1)在一个开关周期求平均值得


式中:VL是电感上的电压在一个开关周期的平均值,显然VL=O;


Vo为输出电压平均值;


IL电感电流平均值,等于负载电流ILoad;


Ic是电容在一个开关周期内充放电电流的平均值,显然Ic=0;


R1为电感的等效串联电阻(ESR)。


于是式(2)可化为




所以,要检测负载电流及电感电流的大小,只要检测RC网络电容上的电压的大小就行了,这种方法可以很方便、简易、没有损耗地对电流进行采样。


2基于新的电流采样方法的均流原理


以两路并联Buck电路为例,如图2所示。




由式(3)知,


Vc1=IL1R1+V


Vc2=IL2R2+V


式中:Vc1、Vc2分别为C1和C2上电压的平均值;


IL1、IL2分别是L-和L2流过电流的平均值,亦即两路输出电流平均值;


R1及R2是滤波电感的等效串联电阻,当在工艺上设计并联电源每路输出电感基本上一样时,可以认为R1=R2。


因此,要控制两路电流均流,即要求IL1=IL2,于是,只要控制Vc1=Vc2就行了。所以,电容C1及C2上的电压Vc1和Vc2可以代表两路电流IL1及IL2大小,可用来进行均流控制。


这样,便可得到如图3所示的控制框图,



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