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使用降压方法的并联电源

上网日期: 2011年02月12日 ?? 作者: Robert Kollman ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:电源管理? 模拟? 半导体?

在本文中,我们将研究一种并联电源的简单方法。通常情况下,在并联电源时存在一些主要问题分别为:1)无降压电路增加的单点故障;2)作为 #1 的结果,必然没有主-从方式运行;3)最少互联;4)没有对效率产生不利影响;5)较好的电压调节;以及6)维持负载动态。

降压方法为满足许多这些要求提供了一种简单的方法。它通过允许根据负载电流降低电源输出电压来起作用。如图 1 所示,由于这一负载线路的存在,并联电源往往会使各输出电流相等。这幅图表明了输出电压与三个电源负载特性的对比关系。由于存在元件容差,因此这三个电源具有稍微不同的 V-I 特性。给定负载条件下,水平线代表所有三个电源都以并联连接时的输出电压。水平线和负载线的交叉点代表单个电源的输出电流。这种方法明显降低了系统电压调节性能。


图1 降低电源输出电压实现均流。(负载百分比)

我们要在电流平衡和电压调节程度之间选择一种折衷方法。做出这一选择的第一步是确定调节器容差,也就是说,最坏情况设计与标称值差别有多大。完成这一工作的一些重要方面是湿度和分压器容差的参考精度。通过选择一些影响您精度的电阻器,无论您能将输出电压设置得如何接近标称值,都不会影响均流。然后,您便可以选择您的斜率或者允许偏差,再计算出另一个。如果您假设斜率相对恒定,则变量可简单地表示为:

其中: SPA =设定百分比点精度

D=无负载到全负载的压降百分比

LE=极端负载或去负载的程度百分比

进行计算时,您会发现这种方法的一个不足之处。在设置输出电压和重要压降来获得一定的均流时,它使用了极其高的精度。例如,如图1所示,利用 3.5% 容差和 20% 压降,您可得到 35% 的电流失配。这种压降量在高压系统中或许能够接受,但在一些低压电源中却不行。

在您研究容差问题及其产生损耗以前,实施压降时首先想到的可能是使用一个输出电压串联大电阻。在我们前面介绍的例子中,我们在这种电阻中损失了超过 20% 的输出功率。接下来的想法是测量电源的输出电流,放大并使用这一测得结果来补偿输出电压设置电路。这会服务于电压模式控制,但就电流模式控制而言,可使用一种更加简单的方法。通过限制控制环路的 DC 增益,您可以建立起一个合成电阻。附录 1 通过简单的数学,根据图 2 计算输出阻抗。结果是系统的输出阻抗等于补偿器增益的负逆,数倍于功率级增益。大多数电源都包含一个补偿积分电路,其导致一个非常大的 DC 补偿器增益。通过调节 DC 增益到某个具体的值,可以获得一个理想环路。通常,这很容易实现,只需给误差放大器增加一个电阻便可。


图2 通过电流模式控制可轻松实现压降 。(补偿器增益、功率级增益)


附录1:使用电流模式的输出压降推导(参见图 2)

作者:Robert Kollman,

德州仪器 (TI)







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