開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)自動均流技術(shù)的相關(guān)分析

黃傲　秦會斌

【摘 要】在實際應(yīng)用開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)供電時，容易出現(xiàn)各電源模塊負載電流分配不均的問題，以至于將給系統(tǒng)的可靠運行帶來不良影響?；谶@種情況，本文提出了一種自動均流技術(shù)。而經(jīng)過驗證，使用該技術(shù)能夠使開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的各模塊輸出電流得到有效控制，所以能夠使系統(tǒng)可靠性得到提高。

【關(guān)鍵詞】開關(guān)電源；并聯(lián)系統(tǒng)；自動均流技術(shù)

0 引言

在實際應(yīng)用開關(guān)電源時，通常需要使用多個電源模塊并聯(lián)運行，從而解決其功率輸出小的問題。但由于各電源具有不同的特性，所以容易導(dǎo)致系統(tǒng)因個別電源模塊過載而出現(xiàn)較大熱應(yīng)力。因此，為使電源系統(tǒng)的可靠性得到提高，還需要加強開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)自動均流技術(shù)的相關(guān)分析，從而使系統(tǒng)擁有良好的均流效果。

1 開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)不均流的原因分析

按照輸出特點，可以將電源劃分為恒壓源和恒流源。對恒流源進行并聯(lián)，由于系統(tǒng)將以電流為反饋控制量，所以系統(tǒng)輸出電流將因為反饋系數(shù)差別較小而保持相同，因此無需采取均流措施。如果采用恒壓源進行開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計，各模塊的輸出將屬于恒壓性質(zhì)，從而導(dǎo)致輸出電流因輸出電壓間存在的微小差別而出現(xiàn)較大差別，所以需要采取均流措施。根據(jù)開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和恒壓源輸出特性，則可以對并聯(lián)系統(tǒng)的不均流原因進行總結(jié)。具體來講，引起系統(tǒng)不均流的原因主要有三種，即由反饋系數(shù)和電壓基準差別引起的輸出電壓差別、輸出到負載的連接電阻不匹配、內(nèi)部寄生參數(shù)不一致。根據(jù)系統(tǒng)不均流原因，則可以采取有效的自動均流技術(shù)確保各模塊間電流能夠得到自動均勻分配，從而確保系統(tǒng)各模塊始終處在正常工作狀態(tài)。

2 開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的自動均流技術(shù)的相關(guān)分析

2.1 系統(tǒng)均流方案

為實現(xiàn)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的自動均流控制，還要根據(jù)并聯(lián)的電源模塊輸出電流進行系統(tǒng)總電流的計算，然后對理想狀態(tài)下每個模塊所需輸出的平均電流值進行計算。根據(jù)模塊實際輸出電流值，則能夠得知各電源間的不均流程度。通過將電流平均值傳遞給模塊，則能夠使模塊按照該數(shù)值完成輸出電壓的調(diào)整，從而完成輸出電流的自動調(diào)整。為實現(xiàn)該均流方案，還要利用軟件控制方式實現(xiàn)電源模塊間的數(shù)據(jù)交換，并且實現(xiàn)模塊輸出電壓的控制，從而確保單個模塊發(fā)生故障不會對其它并聯(lián)開關(guān)電源產(chǎn)生影響[1]。而在實際使用該種數(shù)字均流技術(shù)時，還要做好系統(tǒng)通信協(xié)議的選取，以確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院涂煽啃浴?/p>

2.2 CAN控制器模塊

根據(jù)系統(tǒng)均流方案，可以選取CAN協(xié)議實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信。而該協(xié)議能夠為分布式系統(tǒng)中各節(jié)點的數(shù)據(jù)通信提供技術(shù)支持，并且能夠?qū)崿F(xiàn)串行通信網(wǎng)絡(luò)的實時控制。在開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)中應(yīng)用該協(xié)議，需要完成CAN控制器模塊的設(shè)計。而該模塊需要擁有完整的CAN控制器，能夠為CAN2.0協(xié)議提供支持，數(shù)據(jù)長度在0-8字節(jié)范圍內(nèi)，并且擁有終端配置可編程、自動回復(fù)遠程請求、自測試模式、CAN總線喚醒功能和總線錯誤診斷功能等多種功能[2]。在自測模式下，該模塊將能夠完成來自郵箱的信息幀的接收，并且產(chǎn)生自應(yīng)答信號。作為一個外設(shè)模塊，該模塊的訪問可以劃分為狀態(tài)寄存器訪問、郵箱RAM訪問和控制訪問。模塊的郵箱處在RAM中，能夠被系統(tǒng)CPU或CAN總線讀取。而CAN總線對RAM進行讀寫訪問，需要花費一個時鐘周期。CPU對RAM進行讀訪問和寫訪問，則分別需要一個時鐘周期和兩個時鐘周期。

2.3 并聯(lián)均流控制

在開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)中，需要使用以LF2407為核心的控制電路進行電源控制。而該控制電路擁有對應(yīng)的程序，可以通過軟件實現(xiàn)電源輸出電壓信號和輸出電流信號的控制。為實現(xiàn)系統(tǒng)并聯(lián)均流控制，還要利用DSP編程軟件完成均流程序的編寫，然后進行程序的調(diào)試。值得注意的是，系統(tǒng)中的開關(guān)電源的ID不同，在CAN總線接收中斷后，需要利用DSP完成CAN總線上的ID的判斷，以確定ID是否為上位機的ID。如果為上位機ID，定時器將被啟動，然后利用CAN總線完成模塊負載電流和平均電流狀態(tài)的讀取，從而完成當前ID狀態(tài)的判斷。如果處在關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)將完成其他操作。如果處在開啟狀態(tài)，則會將電源實際輸出電流與計算得到平均電流展開比較[3]。如果二者差值超出預(yù)設(shè)范圍，則會通過增大或減小電源輸出電壓進行電源輸出電流的調(diào)整。完成輸出電流調(diào)整后，總線讀取的各相電流值將被清零。經(jīng)過多次調(diào)整，電源的輸出電流將基本均等。

2.4 自動均流效果

為驗證該種自動均流技術(shù)的均流控制效果，可以使用兩臺DC/DC電源進行實驗。兩個開關(guān)電源的輸入電壓在220-480V范圍內(nèi)，輸出電壓為28V，擁有輸出電壓和輸出電流反饋。將兩臺電源進行并聯(lián)輸出可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)輸出電壓雖然均為28V，但是其中一臺電源的輸出電流較大，另一臺則較小。而使用自動均流技術(shù)進行并聯(lián)系統(tǒng)控制，則可以發(fā)現(xiàn)兩臺電源電壓降在27.6-28.4V范圍內(nèi)輸出，電流則基本呈均等輸出。為進一步驗證系統(tǒng)的自動均流效果，還要將兩臺電源同時開啟，然后將其中一臺關(guān)閉[4]。而觀察實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，無論在那種狀態(tài)下，電源之間均產(chǎn)生了良好的動態(tài)均流效果，因此可以證明該種自動均流技術(shù)的有效性。

3 結(jié)論

在使用開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)進行大功率輸出時，還應(yīng)該通過實現(xiàn)系統(tǒng)輸出電流的均流控制提高系統(tǒng)供電的可靠性。而使用CAN控制器進行均流信息傳遞，并且利用DSP完成均流程序的編寫，則能夠使系統(tǒng)實現(xiàn)自動均流控制，并且達成較高的均流精度，因此能夠使系統(tǒng)的可靠性得到提升。

【參考文獻】

[1]高玉峰，胡旭杰，陳濤，等.開關(guān)電源模塊并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究[J].電源技術(shù)，2011，02：210-212.

[2]馬駿，杜青，羅軍，等.一種開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)自動均流技術(shù)的研究[J].電源技術(shù)，2011，08：969-971+973.

[3]單曉宇，洪劍鋒，伍衛(wèi)，等.一種電流自平衡開關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)[J].電器與能效管理技術(shù)，2014，21：32-35.

[4]鄭爭兵.基于數(shù)字均流技術(shù)的直流電源系統(tǒng)研究[J].電源技術(shù)，2013，12：2197-2199.

[責任編輯：朱麗娜]