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开关电源并联运行及其均流技术摘要：大功率输出和分布式电源是电源技术发展的方向，这使得电源的并联均流技术成为一个研究热点。
为此，本文系统地分析和总结了目前电源并联均流技术原理、主要均流方法。
关键词：并联均流控制外特性模块1 引言大量电子设备，特别是计算机、通讯、空间站等的广泛应用，要求组建一个大容量、安全可靠、不间断供电的电源系统。
如果采用单台电源供电、该变换器势必处理巨大的功率、电应力大，给功率器件的选择、开关频率和功率密度的提高带来困难。
并且一旦单台电源发生故障，则导致整个系统崩溃。
采用多个电源模块并联运行，来提供大功率输出是电源技术发展的一个方向。
并联系统中每个模块处理较小功率，解决了上述单台电源遇到的问题。
八十年代起，分布式电源供电方式成为电力电子学新的研究热点。
相对于传统的集中式供电，分布式电源利用多个中、小功率的电源模块并联来组建积木式的大功率电源系统。
在空间上各模块接近负载，供电质量高，通过改变并联模块的数量来满足不同功率的负载，设计灵活，每个模块承受较小电应力，开关频率可以达到兆赫级，从而提高了系统的功率密度。
对于多个模块并联运行电源系统的基本要求是[2]：一是输入电压或者负载发生变化时，保持输出电压稳定;二是控制各模块的输出电流，实现负载电流平均分配，均流动态响应良好。
为提高系统可靠性，并联系统应该具备以下特性：实现冗余。
当任意模块发生故障时，其余模块继续提供足够电能，整个电源系统不会崩溃;实现热拔插，电源系统真正意义上的不间断供电;均流方案无需外加均流控制单元;使用一条公共的低带宽均流总线来连接各模块单元。
式中N为并联模块数，Io为负载电流，ΔIomax为最大电流与最小电流之差。
正常情况下，各并联模块输出电阻是个恒值，输出电流不均衡主要是由于各模块输出电压不相等引起。
均流的实质即是通过均流控制电路，调整各模块的输出电压，从而调整输出电流，以达到电流均分的目的。
一般开关电源是一个电压型控制的闭环系统，均流的基本思想是采样各自输出电流信号，并把该信号引入控制环路中，来参与调整输出电压。
电路设计必看CCM模块电源并联均流原理分析
提起CCM模式，相信很多工程师必然不会陌生。
在模块电源以及适配器等电子产品的设计过程中，一个很重要的环节就是要进行电感电流连续模式（CMM）下工作稳定性的检测。
今天我们将要进行的是CCM模块电源并联均流技术分析，看CCM工作模块是如何完成并联电路设置的。
在电路系统的设置中，我们可以看到，CCM电源模块可以等效为一个理想电压源和阻值很小的输出电阻串联而成的高性能电压源，其作用也与高性能电压源类似。
将两个CCM工作模块直接并联，其等效电路如图1所示。
如果每个模块参数相同，即理想电压源和输出电阻都相等，则每个模块均匀承担总输出电流亦即模块间自然实现均流。
图1 两模块并联等效电路
在完成CCM模块的并联连接后，我们就可以进行性能测试和曲线检测了。
下图中，图2为两个CCM工作模块直接并联输出特性曲线，通过曲线图我们可以看到其输出电阻值较小，这也就意味着理想电压源值较高的模块将输出大部分负载电流。
由此我们可以得出一个结论，那就是模块输出电阻越小，其输出特性斜率越大，并联后均流性能越差。
如图3所示，我们可以增大各并联模块输出电阻，使它们输出特性斜率减小。
通过这一方法，能够有效地改善并联均流性能，但同样的这一方法也会相应的造成系统效率下降，尤其在要求输出大电流场合，会使并联系统输出电压调节特性变差。
工程师在电路系统设计时应当及时注意以上问题，并采取相应的控制措施。
图2 两模块直接并联输出特性。
![并联开关电源的均流方法[5篇]](https://img.taocdn.com/s1/m/9aca415d24c52cc58bd63186bceb19e8b8f6ecbd.png)
并联开关电源的均流方法[5篇]第一篇：并联开关电源的均流方法并联开关电源的均流方法大量电子设备，特别是计算机、通讯、空间站等的广泛应用，要求组建一个大功率、安全可靠、不间断供电的电源系统。
如果采用单台电源供电，该变换器势必处理巨大的功率、电应力大，给功率器件的选择、开关频率和功率密度的提供带来困难。
并且一旦单台电源发生故障，则导致整个系统崩溃。
采用多个电源模块运行，来提高大功率输出是电源技术发展的一个方向。
并联系统中每个模块处理较少功率，解决了上述单台电源遇到的问题。
在大功率DC／DC开关电源中，为了获得更大的功率，特别是为了得到大电流时，经常采用N个单元并联的方法。
多个单元并联具有高可靠性，并能实现电路模块标准化等优点。
然而在并联中遇到的主要问题就是电流不均，特别在加重负载时，会引起较为严重的后果。
普通的均流方法是采取独立的PWM控制器的各个模块，通过电流采样反馈到PWM控制器的引脚FB或者引脚COMP，即反馈运放的输入或者输出脚来凋节输出电压，从而达到均流的目的。
显然，电流采样是一个关键问题：用电阻采样，损耗比较大，电流放大后畸变比较大；用电流传感器成本高；用电流互感器采样不是很方便，州时会使电流失真。
一、一种新的电流采样方法如前所述，在均流系统中一些传统的电流采样力法都或多或少有些缺点。
而本文提出的这种新的电流采样力法，既简单方便，又没有损耗。
下面以图l所示的Buck电路为例，说明这种新的电流检测方法的原理和应用。
电流检测电路由一个简单的RC网络组成，没流过L的电流为iL，流过C的电流为ic，L两端的电压为vL，输出电压为vo上电压为vc，则有vL+iLR1+vo．=vc+icR(1)对式(1)在一个开关周期求平均值得式中：VL是电感上的电压在一个开关周期的平均值，显然VL=O；Vo为输出电压平均值；IL电感电流平均值，等于负载电流ILoad;Ic是电容在一个开关周期内充放电电流的平均值，显然Ic=0；R1为电感的等效串联电阻(ESR)。
电源模块的均流：基本原理、实现方法、电路仿真在很多大电流输出的场合，为了提高系统的可靠性，比较常用的一个方法就是采用热备份——多个电源模块并联使用。
每个电源模块还具备在线插拔的功能。
以便于拆卸和维修、维护。
但是我们知道，每个电源模块的内阻是略有不同的，而输出电压也不可能做到完全一致。
故而，稳压输出的电压源是不可以直接并联的，或者是即便并联了，每个模块的输出功率各不相同。
有可能会出现闲的闲死，忙的忙死的现象——有的模块在超负荷工作，损耗发热都比较厉害，寿命会降低。
而有的工作于轻载，甚至都没有进入较好的工作状态（例如移相全桥，轻载时不容易实现软开关），也对电源健康不利。
这时候，我们需要一种手段，让各模块输出功率基本相同。
这种把负载平均分配到各模块的手段，我们称之为均流。
均流的方法有很多种，例如：1，输出阻抗法，又叫下垂法、倾斜法、电压调整率法。
是通过调节电源的输出内阻的方式来实现的。
这个方法的特点是简单。
但最大的缺点是电压调整率差。
2，主从设置法，人为的在并联的模块中选一个主模块，别的模块的输出向这个模块靠拢。
最大的问题是，如果主模块失效，那么整个电源系统都不能工作了。
3，平均电流自动均流法，把各模块的电流采样放大后通过一个电阻连到公用的均流母线上，大家按照均流母线上的平均电压来实现调整完成均流。
平均电流自动均流法可以实现精确均流，但如果均流母线发生短路，或者某个模块发生故障，母线电压下降会使各模块电压下调。
4，最大电流自动均流法，又叫自动主从均流、民主均流，在所有并联模块中，输出电流最大的那个模块自动成为主模块，其他模块的输出向这个模块靠拢。
5，还有其他很多方法，例如热应力自动均流、外加均流控制器的均流等等。
目前应用比较广泛的是最大电流自动均流法，有专门为这设计的IC，例如UC3907等。
但是在这里，我不打算用专用IC，仅采用普通的运放，来尝试实现此功能。
采用ORCAD来仿真。
具体的工作原理其实很简单，就是把本模块的电流采样值和均流的值进行误差放大，然后用误差放大器的值去调节电压反馈环路的值，使输出电压发生变化，以调节本模块的输出电流，使电流反馈值与均流母线的值相同，从而实现了最大电流自动均流。
直流稳压电源并联均流及实现直流稳压电源并联均流及实现路秋⽣摘要本⽂介绍了直流稳压电源并联均流控制常⽤⽅法和⼯作原理、实现电路。
关键词直流稳压电源，均流，冗余，电源并联，电源管理⼀、简介电源并联运⾏是电源产品模块化，⼤容量化的⼀个有效⽅法，是电源技术的发展⽅向之⼀，是实现组合⼤功率电源系统的关键。
⽬前由于半导体功率器件、磁性材料等原因，单个开关电源模块的最⼤输出功率只有⼏千⽡，但实际应⽤中往往需⽤⼏百千⽡以上的开关电源为系统供电，在⼤容量的程控交换机系统中这种情况是时常遇到的。
这可通过电源模块的并联运⾏实现。
通过直流稳压电源的并联运⾏可达到以下⽬的：1.1 扩展容量，实现⼤功率电源供电系统。
1.2 通过N+1，N+2冗余实现容错功能，带电热插拔，便于在不影响系统正常⼯作的情况下，对电源系统进⾏维护，实现供电系统的不间断供电。
⼆、直流稳压电源并联扩容的要求2.1 N+m（m表⽰电源系统冗余度）个电源模块并联扩容后，总电源系统的源电压效应，负载效应，瞬态响应等技术指标都应保持在系统所要求的技术指标范围内。
2.2 每个直流稳压电源模块单元具有输出⾃动均流功能。
2.3 采⽤冗余技术，当某个电源模块单元发⽣故障时，不影响整个电源系统的正常⼯作，电源系统应有⾜够的负载能⼒。
2.4 尽可能不改变电源模块单元的内部电路结构，确保电源系统的⾼可靠性。
2.5 对公共均流总线带宽要⼩，以降低电源系统噪声。
2.6 确保每个供电单元分担负载电流。
即通过并联均流应使整个电源系统像⼀个整体⼀样⼯作，同时通过并联均流技术使整个供电系统的性能得到优化。
三、常⽤的⼏种均流⽅法3.1 改变输出内阻法（外特性下垂法，改变输出斜率法）利⽤电流反馈，调节电源模块单元的输出阻抗，实现均流。
3.2 主/从法在并联运⾏的电源模块单元中，选定⼀个电源模块单元作为主电源模块，其余电源模块作为从电源模块。
主电源模块⼯作于电压源⽅式，⽽从电源模块⼯作于电流源⽅式，电流值可独⽴设置。
浅析开关电源并联系统自动均流技术随着我国人数逐渐增加，用电程度中也在逐渐提高。
在开关系统中，利用并联的方式进行供电，在一定程度上，能够为每户人口提供用电。
但是，在实际的使用中容易出现用电分配不均，并且在使用时，电压不稳定。
因此，论文通过对开关电源并联系统造成电流不均匀的原因进行分析，探究开关电源并联系统自动均流技术的有效方式。
此次研究的主要目的是为能够解决在电源并联系统中，电流分布不均问题，促进用户用电的安全以及用电稳定性。
【Abstract】With the increasing population of China，the degree of electricity consumption is also gradually improving. In the switching system，power is supplied in the mode of parallel，which can provide electricity to each household in a certain degree. However，in actual use，it is easy to have uneven distribution of electricity，and the voltage is unstable when in use. Therefore，through the analysis of the causes of the current inhomogeneity caused by the switching power supply parallel system，this paper probes into the effective way of automatic current-sharing technology in the switching power supply parallel system. The main purpose of this paper is to solve the problem of uneven distribution of current in power supply parallel system and to promote the safety and stability of power consumption.标签：开关电源;并联系统;自动均流技术1 引言电力系统在实际的应用中用电量不足时，可以利用开关电源将电源多个模块进行并联，从而解决供电不足或者输出功率较小的问题。
电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
发布: 2011-6-8 | 作者: —— | 来源:mahuaxiao| 查看: 354次| 用户关注：
摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS 软件进行电路设计和仿真验证。
仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。
关键词：Butte
1 概述
随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求。
若采用多个电源模块并联供电，如图1所示，就不但可以提供所需电流，而且还可以形成N＋m冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得。
图1 多个电源模块并联供电框图
但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块过轻。
这将使系统的稳定性降低，会给我们的生产和生活带来严重的后果，而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。
国外有资料表明，电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温（25℃）时的1/6。
因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。
本文从均流电路的拓扑结构出发，介绍几种传统的并联均流方案，对于其他均流方案（比如按热应力自动均流法），暂不做讨论。
对于文中提到的每一种均流方法，都做了详细的介绍，并结合简单电路图，讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。
在文章的最后部分，对并联均流的发展做了简单的展望。
2 N＋m冗余结构的好处
采用N＋m冗余结构运行，可以提高系统稳定性。
N＋m冗余结构，是指N＋m个电源模块一起给系统供电。
这里N表示正常工作时电源模块的个数，m表示冗余模块个数。
m值越大，系统工作可靠性越高，但是系统成本也会相应增加。
在正常的工作情况下，由N个模块供电。
当其中某个或者某些模块发生故障时，它们就退出供电，而由m个模块中的一个或全部顶替，从而保证整个系统工作的持续性及稳定性。
以某个输出电流为100A的系统为例来说明冗余结构运行的好处，这里只讨论1＋1，2＋1，3＋1三种工作方式，如图2所示。
各电源模块的工作情况由K n的闭合情况决定。
(a) 1＋1
(b) 2＋1
(c) 3＋1
图2 三种冗余结构
如果采用1＋1冗余结构，即采用两个输出电流为100A的电源模块并联供电。
正常情况下只有一个模块工作，当它发生故障，退出工作时，另一个模块开始工作，系统仍然能正常运行。
如果采用2＋1冗余结构，即采用3个输出电流为50A的电源模块并联供电。
正常情况下只有两个模块工作，当其中之一发生故障，退出工作时，另一个模块开始工作，系统仍然能正常运行。
如果采用3＋1冗余结构，即采用4个输出电流为33A的电源模块并联供电，正常情况下只有3个模块工作，当其中之一发生故障，退出工作时，另一个模块开始工作，系统仍然能正常运行。
比较上面三种工作方式，采用2＋1这种方式最好，这是因为，1＋1方式中有一半的功率被闲置，而3＋1方式中使用元器件太多，成本过高，经济性不好。
3 几种传统的并联均流方案
3．1 下垂法
下垂法全称外特性下垂法，也叫做斜率控制法。
在并联电源模块系统中，各个电源模块是独立工作的。
每个模块根据其外特性以及电压参数值来确定输出电流。
在下垂法中，主要是利用电流反馈信号来调节各模块的输出阻抗，也就是调节V o=f(I o)的斜率，从而调节输出电流。
其工作原理图如图3所示。
图3 下垂法工作原理图
R i为任一并联模块输出电流I o的采样电阻，经电流放大产生电流反馈电压信号V i，V f为输出电压反馈，V r为V i与V f的和，V g为控制基准电压（5V），V e为误差电压。
当某一模块输出电流I o偏大时，电压与电流反馈合成信号V r=V i＋V f增大，与V g进行比较后，使V e减小，V e反馈回电源模块的控制部分，使该模块的输出电压I o下降，则I o减小，即
V o=f(I o)外特性下调。
每个模块各自调整自己的输出电流，就可以实现各模块的并联均流。
这种方法的优点是简单，不需要外加专门的均流装置，属于开环控制。
缺点是调整精度不高，每个模块必须进行个别调整，如果并联的模块功率不同的话，容易出现模块间电流不平衡的现象。
3．2 主从电源法
主从电源法是将并联的多个电源模块中的一个作为主模块，其他模块跟随主模块工作。
具体工作过程是：主模块的工作电流与输出反馈信号进行比较，将差值信号反馈回各电源模块（包括主模块和从模块）的控制电路，从而调节各模块的输出电流大小。
如图4所示，设模块1为主模块，其输出电流的采样电压为V1，其他模块输出电流的采样电压为V n。
当某一模块输出电流偏大时，相应的V n增大，与V1比较，得到的V e n
减小，反馈给该模块的控制电路中，减小其输出电流，从而实现均流。
图4 主从电源法工作原理图
主从模块法的优点是不须外加专门的控制电路。
其缺点是，各个模块间需要有通信联系，连线比较复杂；其最大缺点是，一旦主模块出现故障，则整个电源系统将崩溃，所以，不能用于冗余结构中。
3．3 自动均流法和最大电流法
自动均流法也叫单线法，其工作原理是，将各电源模块都通过一个电流传感器及一个采样电阻接到一条均流母线上。
如图5所示，当输出达到均流时，输出电流I1为零。
反之，则电阻R上由于有电流I1流过，在其两端产生一个电压U ab，这个电压经过放大器A输出电压U c，它与基准电压U r比较后的ΔU，反馈回电源模块的控制部分，从而调节输出电流，最终实现均流。
图5 单线法工作原理图
自动均流法的优点是，电路简单，容易实现。
缺点是，如果有一个模块与均流总线短路，则系统就无法均流，而且单个模块限流也可能引起系统不稳定。
若将图5中的电阻用一个二极管代替，二极管正端接a，负端接b。
这样，N个并联的电源模块中，只有输出电流最大的那个模块的电流才能使与它连接的二极管导通，从而均流总线电压就等于该模块的输出电压，其他模块则以均流总线上的电压为基准，来调节各自的输出电流，从而实现均流。
如果单纯以二极管来代替采样电阻，则由于二极管本身有正向压降存在，所以，主模块的均流精度会降低，而从模块不受影响。
这里可以用图6所示的缓冲器来代替，从而提高均流精度。
图6 缓冲器电路
采用这种均流方式，参与均流的N个电源模块，以输出电流最大的为基准，这个最大电流模块是随机的，这种均流方法也叫做“民主均流法”。
由于最大均流单元工作于主控状态，别的单元工作于被控状态，所以，也把这种方法叫做“自动主从均流法”。
美国Unitrode公司开发的UC3907系列集成均流控制芯片就是采用这种工作方式。
UC3907芯片使多个并联在一起的电源模块分别承担总负载电流的一部分，并且所承担的负载电流大小相等。
通过监测每个模块的电流，电流均衡母线确定哪个并联模块的输出电流最高，并把它定为主模块，再根据主模块的电流调节其他模块的输出电流，从而实现均流。
3.4 外部控制器法
外部控制器法就是在各并联电源模块之外，加一个专门进行并联均流控制的外部模块，如图7所示。
图7 外部控制法工作原理图
每个模块的输出电流采样，转化为电压信号，与给定的电压V cc进行比较，所得差值输入到各电源模块的控制部分，这样就可以实现各模块输出电流的并联均流。
这种工作方式，需要外加专门控制器，加大了投资，而且控制器与个电源模块要进行多路连接，连线较复杂，但是均流效果非常好，各模块输出电流基本相等。
4 电源并联均流技术发展的现状及未来展望
目前使用较多的并联均流技术是主从控制法，而美国Unitrode公司以最大电流法为基础开发出的UC3907系列芯片，由于其简单的结构，强大的功能，而获得了广泛的应用。
其详细参数及工作过程，可参阅文献[6]。
由于单片机及DSP技术的迅速发展，有人用它们来控制并联的电源模块均流，效果很好。
不过由于芯片造价较高，而且自身A/D及D/A精度不够，若想得到理想的参数，还须外加专门的A/D及D/A芯片，故还未普及使用。
