实现按电流平均值自动均流法的一个实用电路--打印文章-电源开发网

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实现按电流平均值自动均流法的一个实用电路

http://www.dykf.com 2008/12/10 电源开发网

Abstract：In view of the automatic current-sharing method according to current mean value,a practical automatic current-sharing circuit is designed for switching power supply.The circuit can sound an alarm automatically when a short-circuit fault occurs in the current-sharing bus;in addition,it can cut off its effect on the bus automatically and can give an alarm,when any one in the parallel module of power supply no longer has any effect.

Keyword：Switching power supply Current-Sharing Method Current mean value Module

1 按电流平均值自动均流法基本原理

1.1　基本电路结构

　　在开关电源并联供电系统中，为了均衡各电源模块的输出电流，常采取均流措施。均流方法很多，按电流平均值自动均流法是其中的一种。它在拓扑结构上是几个开关电源模块并联，在每个并联开关电源模块的电流放大器输出端分别通过一个电阻R，接到一条公用母线上，这条母线称为均流母线。图1所示电路，是一个第K个模块与均流母线的接线原理图。图中电流放大器的输出电压UIK与该开关电源模块的输出电流IK成正比。PWM是脉宽调制及驱动电路；A1是一个电压放大器；A2是调整放大器，电流放大器的输出电压UIK与母线电压Ub作为A2的输入。

图1　按电流平均值自动均流法接线图

1.2　基本原理

　　这种方法的本质，是调整电源外特性。即通过该电源模块输出电流反馈信号来适当调整电源模块输出电压，从而调整了其输出电流，使各并联模块输出电流等于总电流的平均值，进一步地到达到比较精确地均流。
　　在图1中，参考电压Ur和反馈电压Uf为电压放大器的输入，U′r，是参考电压Ur和均流控制电压Uc之和，电压放大器的输出电压Ue控制PWM和驱动器电路。UIK是电流放大器的输出电压信号，它与相应模块的输出电流IK成正比，Ub为均流母线上的电压，UIK与Ub是调整放大器A2的输入信号，A2输出一个均流控制电压UC。
　　由电路理论可知，均流母线可以看成是一个广义节点。根据基尔霍夫定律可知，流入母线的总电流代数和为零。于是可得出如下方程式：

　　即：

　　式中：Ub—均流母线电压
　　R—各并联开关电源模块连接到均流母线上的电阻
　　UIK—各模块电流放大器的输出电压（K=1，2，……N）
　　此式表明均流母线电压Ub是各并联电源模块对应的电流放大器输出电压UI1、 UI2、UI3 ……UIN的平均值，它反映的是各模块输出电流的平均值。
　　UIK与Ub之差正是各模块均流误差，通过调整放大器A2的调整放大，输出一个调整控制电压Uc。一般情况下，Ub可能大于UIK也可能小于UIK。当Ub=UIK时，即Ub-UIK=0，则Uc=0，系统各电源模块输出电流处于均衡状态。若Ub≠UIK，则UC≠0，表明电流分配不均匀。此控制电压与参考电压相加后，作为电压放大器A1的输入信号，使放大器A1输出误电压信号Ue，控制脉冲宽度调制器PWM，从而达到均流的目的。

2　按电流平均值自动均流法的特点及存在的问题

　　这种方法的突出特点是，在理论上和实际中可以比较精确地实现均流，在实际工作中有一个短暂的调整过程。但在具体应用时，存在均流母线对地短路问题和某一电源模块失效的问题。当均流母线对地短路时，母线电压Ub将变为零；某一模块失效时，将使均流母线电压Ub下降。因此，这两种故障情况都将得各电源模块输出电压下调，甚至达到其下限，其结果使电源系统输出电压过低而造成故障。

3　解决存在问题的措施

3．1　监控均流母线对地短路故障的措施
　　均流母线工作正常时电压为一定值，等于各模块电流放大器输出电压的平均值；而均流母线短路时，其电压为零。利用这一明显特征，在均流电路中接一
个均流母线电压检测电路，可及时发现母线短路故障。该电路如图2所示。检测电路由光耦、继电器和声光报警器组成。

图2 均流母线对地短路报警信号
　　该电路的工作原理是，母线正常时，母线电压Ub不为零，光耦器件的发光二极管导通，继电器J获电，其常闭接点断开，声光报警器不工作；当母线对地短路时，均流母线电压Ub=0，光耦器件二极管不发光，光耦三极管截止，继电器J失电，其常闭接点闭合，报警器工作，以声光形式告警。

3．2　任一电源模块不能工作时的监控措施

　　开关电源模块失效时，其输出电流也为零，相应的电流放大器的输出电压仍为零,即电路3中a点电压为零。因此在电流放大器的输出端接一个电压检测电路，即可实现对模块失效时的监控。监控电路如图3所示。监控电路由光耦、继电器和声光报警器组成。电源模块正常工作时，Ua大于零，光耦器件导通，继电器J工作，J的常开接点闭合，均流电阻接入母线，J的常闭接点断开，报警器不工作；当模块失效时，Ua=0，光耦器件截止，J失电，常开接点J断开，模块与母线隔离，保证了其它模块的电压不下调，J的常闭接点闭合，报警器工作，告知用户该模块有问题。

图3　模块失效监控电路

4　结语

　　以上电路在结构上较为简单，实现方便。由于采用光耦器件作检测电路，工作稳定可靠。使用该电路有两大优点，一是便于快速了解模块工作状态，以便及时排除故障；二是由于采用了模块失效自动切断措施，在模块未更换前仍然能够应急工作。

参考文献

1．张站松蔡宣三开关电源的原理与设计 1998.05 电子工业出版社
2．赵效敏开关电源的设计与应用 1994.09 上海科学普及出版社
3．王家庆智能型高频开关电源系统的原理使用与维护 2000.05人民邮电出版社

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作者：胡助理 … 来源：《电源世界》点击数：

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