电源模块并联供电的冗余结构及均流技术

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]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。

UPS逆变模块的Nm冗余并联结构和均流0 引言随着国民经济的发展和用电设备的不断增加，对UPS容量的要求越来越大。

大容量的UPS有两种构成方式：一种是采用单台大容量UPS；另一种是在UPS单机内部采用功率模块N＋m冗余并联结构。

前者的缺点是成本高、体积重量大、运输安装困难、可靠性差，一旦出现故障将会引起供电瘫痪。

后者的好处是提高了供电的灵活性，可以将小功率模块的开关频率提高到MHz级，从而提高了模块的功率密度，使UPS的体积重量减小；并且减小了各模块的功率开关器件的电流应力，提高了UPS的可靠性；同时动态响应快，可以实现标准化，便于维修更换等。

N＋m冗余并联技术是专门为了提高UPS的可靠性和热维修〔也称作热插拔和热更换（hotplug-in）〕而采用的一种新技术。

所谓N＋m冗余并联，是指在一个UPS单机内部，采用N＋m个相同的电源模块（power supply units，简称PSU）并联组成UPS整机。

其中N代表向负载提供额定电流的模块个数，m代表冗余模块个数。

m越大USP的可靠性越高，但UPS的成本也越高。

在正常运行时UPS由N＋m个模块并联向负载供电，每个模块平均负担1/(N＋m)的负载电流，当其中某一个或k个（k≤m）模块故障时，就自行退出供电，而由剩下的N＋（m－k）个模块继续向负载提供100％的电流，从而保证了USP 的不间断供电。

1 N＋m冗余并联的可靠性、可用性及条件1.1 可靠性的提高由N＋m个小功率模块组成的冗余并联结构形式的UPS如图1和图2所示。

图1是采用n个整流模块、一组蓄电池和k个逆变模块组成的冗余并联结构形式，n可以等于k，也可以不等于k。

图2是采用n个整流模块、n组蓄电池和n个逆变模块组成的UPS模块冗余并联结构形式。

图3是采用单一大功率整流模块、一组蓄电池和一个大功率逆变模块组成的结构形式，是一般UPS常用的结构形式。

图1 n个整流模块和k个逆变模块组成的冗余并联式UPS图2 n个整流模块和n个蓄电池及n个逆变模块组成的冗余并联式UPS图3 单台大容量UPS的结构形式下面我们以图2所示的冗余并联结构为例，说明为什么冗余并联结构能够使可靠性得以提高。

电源模块并联供电的冗余结构及均流田浩1，杨向宇1，张伟刚2，龚晟1，孙明1(1　华南理工大学电力学院雅达电源实验室，广东 广州 510640）(2　广州四方邦德实业有限公司，广东 广州 510656）摘要：介绍了将电源模块并联，并构成冗余结构进行供电的好处，讲述了几种传统的并联均流电路，讨论了各种方式下的工作过程及优缺点，并对均流技术的发展做了展望。

关键词：电源模块；并联；冗余；均流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。

电源模块并联供电的冗余结构及均流技术摘要：介绍了将电源模块并联，并构成冗余结构进行供电的好处，讲述了几种传统的并联均流电路，讨论了各种方式下的工作过程及优缺点，并对均流技术的发展做了展望。

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。

模块化直流电源并联均流控制方法分析利用多台中/小功率的电源并联，不仅可以达到负载功率要求，降低应力；而且还可以应用冗余技术，提高系统的可靠性。

为了使直流电源并联系统可靠工作，必须采取有效的均流控制措施，保证系统各模块近似均分负载电流。

标签：直流电源；并联均流；模块化1 模块化直流电源并联的优势为适应大功率供电系统负载安全性的考虑，开始对分布式电源系统进行初步研究。

传统的供电系统为提高供电的可靠性，每个负载需要备有两套完全一样的电源设备，其成本增加了一倍。

分布式电源系统利用新电源系统，可以通过利用较小的电功率的电路，通过连接组合成大功率的电源系统，进行分布电源系统的时候，要保证电源体系的独立性，并保证根据用户的实际要求提高电源使用的效率，使电源系统的体积、重量大为降低。

2 并联均流控制方法的介绍（1）输出阻抗法（droop法）并联的各模块的外特性呈下垂特性，负载越重，输出电压越低。

在并联时，外特性硬（内阻小）的模块输出电流大；外特性软的模块输出电流小。

输出阻抗法的思路是，设法将外特性硬（内阻小、斜率小）的外特性斜率调整得接近外特性软的模块，使得两个模块的电流分配接近均匀。

可以简单的理解成输出电流越大，模块输出电压会越低，这样两个模块并联在一起，原来输出电压高的模块，由于输出电流的增加，模块输出电压降低，自然就无法输出更多的电流，那么电流就由其余模块提供了。

（2）主从设置法就是说根据设置的电路版块，根据设置的模式，跟随设置的主要版块模式，从各个电流进行统一的分析，需要根据主模块的电流进行分析，保证电流的均流。

需要人为设置一个主模块，所有模块以该模块为参考，输出电流。

在对工作模式的作用下，设置单元分类，其中一个单元就是对工作电流的分配方式，保障其余单元电流的工作效果，实际上就是对原来的电压和电流之间的电流进行控制，也就是说电压控制的电流源。

这种均流方式最大的缺点就是，主模块是我们设计过程中指定的，如果工作过程中主模块发生问题，那么整套系统将瘫痪。

直流电源模块并联动态均流技术方法研究
直流电源模块并联动态均流技术方法研究
直流电源模块并联动态均流技术的应用越来越多，能更好的提高负载
的稳定性和质量。

因此，直流电源模块并联动态均流技术的研究也变
得很重要和热门。

具体的直流电源模块并联动态均流技术方法研究如下：
第一步，首先，要对具体的应用要求进行深入分析，判断直流电源模
块并联动态均流技术在应用中能够起到什么作用，以及如何设计更合
理的动态均流控制策略，以达到最佳的系统效果。

第二步，确定直流电源模块的具体规格，根据系统要求确定模块的额
定功率，以及保证电源模块之间不会相互干扰的工作电压和频率，以
及电源模块能够保证系统运行稳定所必须的电流温度，等等。

第三步，针对模块的规格要求，计算其动态均流控制算法，其中包括
模块软件设计及算法调校，以及确定正确的参数进行系统测试，确保
动态均流模式能够正确工作，让所有直流电源模块的输出能够迅速转
换为系统要求的负载电流，并保持均衡输出。

第四步，当使用者配置完参数之后，将需要的信号连接到每个模块上，经过系统的测试和调试，确保动态均流模式可以正常工作，模块可以
根据指令实现正确的动态均流控制。

第五步，最后，就要考虑整体系统的可靠性，确保运行中的模块之间
没有过大的电流差异，以及在运行过程中能够及时发现和处理模块故
障，以保证系统有足够高的可靠性，能够在各种环境下正常运行。

通过以上五步，我们就可以完成直流电源模块并联动态均流技术的研究，实现对系统的控制和动态调整，从而提高系统的稳定性和质量，达到负载要求。