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看輸出阻抗法怎么幫你實現模塊電源并聯均流

發(fā)布時間:2015-07-14 責任編輯:sherry

【導讀】輸出阻抗法在實際工作過程中,是最容易實現多個模塊電源均流輸出的方法,這種方法的本質是采用開環(huán)控制,因此在小電流時很容易造成電流分配特性差、重載時不均衡等問題。在工作過程中,遇到電壓調整率要求較高(等于或小于3%)的情況時,一般不宜采用該方法進行多個電源模塊并聯。
 
目前,將多個模塊電源通過并聯的方式進行均流輸出,已經成為了很多生產商在進行新產品研發(fā)時的選擇。這種并聯均流輸出的方式能夠充分保障電源電池的工作穩(wěn)定性,在某一個電源模塊出現故障時,其他模塊還可以正常運行,能夠為工程師提供充足的維修檢測時間。本文將會就電源模塊并聯的方法之一,輸出阻抗法,進行簡要介紹,幫助工程師快速掌握其原理。
 
在日常的工作中,電源模塊的輸出阻抗并聯輸出法也被稱作電壓調節(jié)率法,這種方法是通過調節(jié)開關變換器的外特性即調節(jié)輸出阻抗達到并聯模塊接近均流的目的。下圖中,圖1為一個開關變換器的外特性,Vo=f(Io)。在該外特性中,我們可以看到R為開關變換器的輸出阻抗,其中也包括這個開關變換器模塊連接到負載的導線電阻??蛰d時模塊輸出電壓為Vomax。由此可見,當電流變化量為△I時,負載變化量為△V,因此AV/△I=R,R為該模塊的輸出阻抗?!鱒/△I同時也代表開關變換器的輸出電壓調整率。
開關變換器外特性Vo=f(Io)
圖1 開關變換器外特性Vo=f(Io)
 
在正常工作的前提下,該開關變換器的負載電壓與負載電流的關系可通過公式表示為Vo=Vomax—Rio。若將兩臺具有相同容量、相同參數的開關變換器相互并聯,則有:Vol=Vomax—R1Iol,V02=Vomax—R210。R1、R2分別為模塊l及模塊2的輸出阻抗。設負載電阻為RL,則有Io1=[R2Vol+(vol—v02)RE]/Rx,Io2=[R1V02+(Vol—V02)RL]/R,式中Rx=R1R2+(R1+R2)RL。
并聯變換器及其外特性
圖2并聯變換器及其外特性
 
那么,如果將兩臺單獨的開關變換器進行并聯,其特性又會出現哪些變化?我們可以通過一個實驗進行說明。將兩臺開關變換器相互并聯后,其外特性如下圖中圖2所示。依據公式我們可以計算得出,當負載電流為IL=IOl+102時,負載電壓為vo,按兩個模塊的負載調整率分配負載電流IL,斜率不相等,電流分配也不相等。當負載電流增大至IL''=10l’+102’時,負載電壓為V0’。由此可見,模塊1外特性斜率小,分配電流的增長量比外特性斜率大的模塊2增長量更大。如果能設法將模塊1的外特性斜率調熬到接近模塊2,則可使這兩個模塊的電流分配接近均勻。
典型輸出阻抗調節(jié)法電路原理圖
圖3典型輸出阻抗調節(jié)法電路原理圖
 
在了解了并聯變換器及其外特性知識后,我們就可以采用輸出阻抗調節(jié)法進行并聯輸出調節(jié)了。圖3是一種典型輸出阻抗調節(jié)法實現并聯模塊近似均流的電路原理圖,我們可以看到,圖3中Rs模塊電流的檢測電阻,電流信號經過電流放大器輸出V1(O—5V電壓),與模塊輸出的反饋電壓vf綜合加到電壓放大器的輸入端。綜合信號電壓與基準電壓Vr比較后,其誤差經過放大,得到Ve,控制調節(jié)器及驅動器,用以實現自動調節(jié)模塊的輸出電壓。當某個模塊的電流增加量大時,vs上升,ve下降,使得該模塊的輸出電壓下降,即外特性向下傾斜,接近其他模塊的外特性,其他模塊的電流增大,實現近似均流。
 
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