并機均流控制的原理

根據所供電負載的可靠性要求的不同,電源適配器可以采用以下幾種不同的運行方式

1) 單機運行?采用單一電源適配器向負載供電,該方案結構簡單?成本低,但可靠性不高,一旦該電源適配器發(fā)生故障,供電就中斷了?

2)并聯運行?對于一些可靠性要求較高的應用,采用N(N>1)個電源適配器并聯構成的電源適配器系統(tǒng)向負載供電,每個電源適配器的功率為負載所需功率的1/N?運行時,每個電源適配器平均承擔負載功率?某一個電源適配器發(fā)生故障時,供電并不中斷,僅僅是最大供電能力有所降低,不會嚴重影響負載的正常工作?這種運行方式與第1種方式相比,雖然電源適配器的總功率相同,但電源適配器數量多,因此總成本會有所上升?

3)并聯冗余運行?當負載要求供電可靠性非常高時,應采用N+M(N>1M>1)個電源適配器并聯工作,每個電源適配器的設計功率為負載最大功率的1/N?運行時,每個電源適配器平均承擔負載功率?這樣,當發(fā)生故障的電源適配器數量小于等于M時,電源適配器系統(tǒng)仍能提供負載所需的全部功率?當然,這種運行方式需要采用數量較多的電源適配器,較前兩種運行方式,成本明顯上升,但這是提高可靠性所需要付出的代價?

在方式2)和3)中,要求并聯運行的每個電源適配器平均承擔負載功率,這并不是簡單地將多個電源適配器的輸出端接在一起就能做到的?幾個結構相同的電源適配器并聯運行時,輸出端連接在一起,輸出電壓被強制相等,但由于各自參數的分散性使得每個5伏電源適配器的戴維南等效電壓和電阻均會存在差異,而通常開關電源適配器的戴維南等效電阻都非常小,因此輸出電壓很小的差異就會導致各電源適配器的輸出電流出現較大的偏差,有的電流較大,有的很小,這種運行狀態(tài)使得電源適配器的壽命衰減不一致,重載的電源適配器會提前損壞,達不到提高可靠性的目的,因此應盡量使各電源適配器的輸出電流分配均衡?為了能使各電源適配器均分負載電流,首先需要深入分析電源適配器電流分配不均的機理,然后采取相應對策?

多個電源適配器并聯后的情況見圖?

所有120w電源適配器輸出連接在一起,因此它們的輸出電壓a?都是相同的,但每個電源適配器的給定量Un?反饋比例系數ka略有差異,再考慮到運放的失調電壓也不盡相同,因此各電源適配器誤差信號c=Um-k?也各不相同(本小節(jié)中下角標k均表示第k個電源適配器)?各電源適配器的電壓調節(jié)器通常都采用比例一積分(P)調節(jié)器?

當各電源適配器的輸出剛并聯到一起時,有的電源適配器誤差信號c為正,電壓調節(jié)器正向積分,輸出電流增加:有的電源適配器c為負,電壓調節(jié)器反向積分,輸出電流變小?

當負載電流小于單臺電源適配器的最大限流值時,最終進入穩(wěn)態(tài)后的情況是,有一臺電源適配器的e為零,調節(jié)器正常工作,而其他電源適配器的e為負值,調節(jié)器處于下限飽和狀態(tài)?全部的負載電流都由e?為零的電源適配器承擔,其他電源適配器輸出電流為零?

如果負載電流較大,超過了單臺電源適配器的最大限流值,情況就稍微復雜一些?有些電源適配器e為正,有些電源適配器e為負,最多有一個電源適配器e為零?e?為正的電源適配器輸出電流為最大限流值,e為負的電源適配器輸出電流為零e為零的電源適配器輸出電流介于零和限流值之間?所有電源適配器的輸出電流和等于負載電流?

根據以上分析,電源適配器并聯后,輸出電流不相等的原因是在輸出電壓相同的條件下,電壓調節(jié)器誤差信號e,不同,這反映了電路參數的分散性?為了能夠補償這種分散性,使各電源適配器的輸出電流相等,并且e都等于零,必須要采取控制措施?這就是設置均流電路的基本目的?