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四种大功率直流电源并联均流电路剖析

先说说为什么需求大功率直流电源均流电路,我们知道,当一个模块无法供给负荷需求的电流的时分,能够选用多个模块并联的办法来供给总的负荷,但因为每个模块的输出电压无法完全共同,输出阻抗特性也会有所区别,简略的将模块并联在一同,并不能确保各模块输出电流完全共同,很可能会出现有的模块全负荷作业,有的模块却空载运转的状况,我们知道,模块空载及满负荷运转,都不是最佳运转状况,关于体系的全体寿数也就可想而知了。所以,就需求额外的大功率直流电源电路来完成均流的功用,让一切模块均分负载。
再说说怎么完成均流,其实,模块为什么不均流原因也很简略,就是输出电压不共同,有人可能要问,我都将电压调整共同直接并联能够不?如果你能确保一切模块输出电压完全共同且模块的阻抗特性也完全共同,那么直接并联应该是没有问题的(没试过,不确定哈)可是我们能将一切模块电压调整的完全共同而且跟着负载的改变,模块输出电压的改变趋势也共同吗?如果你有办法,欢迎指点,但大多数状况下,这种状况是无法完成的。那么我们怎么完成均流呢?简略的说,就是经过外加的大功率直流电源均流电路,让模块输出电压共同,电流大的,将电压调低,电压小的,将电压调高,就能够完成均流了,是不是很简略?
2、输出阻抗法
先来说一下第一种均流办法,输出阻抗法,droop法:
四种大功率直流电源并联均流电路剖析

负载阻抗法你能够简略的了解成,关于模块来说,输出电流越大,模块输出电压会越低,这样两个模块并联在一同,原来输出电压高的模块,因为输出电流的添加,模块输出电压下降,天然就无法输出更多的电流,那么电流就由其他模块供给了。详细的大功率直流电源电路能够由上面的大功率直流电源电路来完成,前级扩大大功率直流电源电路对输出电流信号进行扩大,然后与反应信号进行叠加送入电压环,跟着电流的添加,就能够下降输出电压。可别叠加错了,如果你叠加到基准端,那逻辑就反了,电流越大输出越高。这种均流办法我没有试过,因为这种办法跟着电流的添加,输出电压是改变的,有时分可能改变比较大,关于有稳压精度要求的模块来说,肯定是不合适的。


3、主从设置法
主从设置法:就是人为设置一个主模块,一切模块以该模块为参阅,输出电流。下图为网上摘录的一个主从设置均流法的作业示意图。
四种大功率直流电源并联均流电路剖析

从上图能够看出,在这种作业办法下用n个单元,其间一个单元(主控单元)作业在电压源(CV)办法,其他n-1个单元作业于电流源(CC)办法。它实际上是由电压环(外环)和电流环(内环)构成电流操控型的双环操控,或说成是电压操控的电流源。这种均流办法最大的缺点就是,主模块是我们设计过程中指定的,如果作业过程中主模块发作问题,那么整套体系将瘫痪。

4、均匀电流法
均匀电流法:均匀电流法首先要得到一个均匀电流,也就是总负载电流除以模块总数得到的电流值,各模块电流与该均匀电流比较,如果模块电流大于均匀电流就调低模块输出电压,反之调高模块输出电压,然后完成各模块输出电流共同。在均匀电流法中,将一切模块的输出电流,经过一个电阻接到一同,就能够得到一切模块输出电流的均匀值,这个点我们称之为均流母线,如下图所示:
四种大功率直流电源并联均流电路剖析

如果V1-V4分别是四台模块的输出电流值,只需R1-R4选值一样,那么A点电压值就是(V1+V2+V3+V4)/4,也就是均流母线上的电压值就是一切模块输出电流的均匀值。
选用简略的LM324,就能够完成均匀电流均流法,详细的大功率直流电源均流电路图及参数如下:
四种大功率直流电源并联均流电路剖析

关于图中大功率直流电源电路,VI代表本模块输出电流信号,经过一个1K的电阻引出到均流母线,均流母线上的电压为一切并联模块输出电流的均匀值,关于上图的原理图,当模块独自作业的时分,均流母线是悬空的,运放输入是高阻态,所以本模块电流VI与均流母线上电压共同,也就是本模块电流与均流母线电流没有差错,整个大功率直流电源电路输出电压(N104的1脚)为0V。这个时分经过设置R1\R2的值,能够得到模块自身的输出电压,当模块并联作业的时分,如果本模块输出电流小于均匀电流,即VI电压小于均流母线电压,则经过查分扩大及后级扩大大功率直流电源电路后,在1脚能够得到一个VI与均流母线电压差错90倍扩大后的电压值,且输出电压为正,这样就会举高Vref的电压值,然后进步模块输出电压,添加模块输出电流。如果本模块输出电流大于均匀电流,就会输出一个低的电压,下降基准,然后调低输出电压。
这种均流办法既能够调低电流大的模块的输出电压,也能够调高电流小的模块的输出电压,也便是电压是双向跳动的。
峰值第一次做模块均流的时分,就是选用的这种均流办法,并联模块数量为12个,体系输出电压调节范围198-286V,体系稳压精度0.5%,均流精度3%以内。 
关于模块而言,均流根本归于免调试的部分,要害的重点是体系的接线,在体系接线中最首要的一点就是模块输出的地要在模块输出就近方位接到一同,也就是说一切模块输出的负之间的阻抗越低越好。

5、峰值电流法
峰值电流法就是在一切并联模块中,模块自动选举产生一位主模块,其他一切模块电流向该模块挨近,企图到达主模块的电流(但永远却达不到) 
四种大功率直流电源并联均流电路剖析

均匀电流均流法中,连接到均流母线的电阻换成二极管,就变成了峰值电流均流法,大功率直流电源电路图如上图所示,假设有N个模块并联,模块输出电流对应的电压分别为V1\V2….Vn,很明显从上图能够看到,均流母线上表现的将是模块输出电流最大的模块的电压Vx(有一个二极管压降,即便将均匀电流均流法中的四个电阻换成四个二极管,很明显A点电压将是最高电压减去一个二极管压降了)。这个模块我们称之为主模块,从上面大功率直流电源电路图上能够看出,大功率直流电源电路会调整一切模块输出电流向主模块对应的电流接近,但因为均流母线电压与主模块电流对应的电压相差一个二极管压降,所以从模块输出电流永远是紧跟主模块,但超不过主模块。
与主从设置法比较,这种均流办法里边的主模块,是由并联模块自己选就产生的,所以这种均流办法,也称为民主均流形式。当主模块毛病的时分,在其他模块里会再次选举产生一个模块作为主模块。体系仍能够正常作业。
下图为从前选用过的一种峰值电流均流形式的详细大功率直流电源电路。 作业原理根本与3902类似,选用2.5V基准供给一个偏置电压,拉开主模块与从模块之间的距离,-2.5V的电平是为了让模块独自作业是,大功率直流电源均流电路输出高电平,这样结合后边二极管,大功率直流电源均流电路就不起作用了。

需求阐明的是,因为偏置是2.5V供给的,所以在额外输出电流下,电流检测扩大大功率直流电源电路的输出电压应低于2.5V,也就是前面提到V1。

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