并機(jī)均流控制的原理

根據(jù)所供電負(fù)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(yùn)行方式

1) 單機(jī)運(yùn)行?采用單一電源適配器向負(fù)載供電,該方案結(jié)構(gòu)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(lián)運(yùn)行?對于一些可靠性要求較高的應(yīng)用,采用N(N>1)個(gè)電源適配器并聯(lián)構(gòu)成的電源適配器系統(tǒng)向負(fù)載供電,每個(gè)電源適配器的功率為負(fù)載所需功率的1/N?運(yùn)行時(shí),每個(gè)電源適配器平均承擔(dān)負(fù)載功率?某一個(gè)電源適配器發(fā)生故障時(shí),供電并不中斷,僅僅是最大供電能力有所降低,不會(huì)嚴(yán)重影響負(fù)載的正常工作?這種運(yùn)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(shù)量多,因此總成本會(huì)有所上升?

3)并聯(lián)冗余運(yùn)行?當(dāng)負(fù)載要求供電可靠性非常高時(shí),應(yīng)采用N+M(N>1M>1)個(gè)電源適配器并聯(lián)工作,每個(gè)電源適配器的設(shè)計(jì)功率為負(fù)載最大功率的1/N?運(yùn)行時(shí),每個(gè)電源適配器平均承擔(dān)負(fù)載功率?這樣,當(dāng)發(fā)生故障的電源適配器數(shù)量小于等于M時(shí),電源適配器系統(tǒng)仍能提供負(fù)載所需的全部功率?當(dāng)然,這種運(yùn)行方式需要采用數(shù)量較多的電源適配器,較前兩種運(yùn)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(jià)?

在方式2)和3)中,要求并聯(lián)運(yùn)行的每個(gè)電源適配器平均承擔(dān)負(fù)載功率,這并不是簡單地將多個(gè)電源適配器的輸出端接在一起就能做到的?幾個(gè)結(jié)構(gòu)相同的電源適配器并聯(lián)運(yùn)行時(shí),輸出端連接在一起,輸出電壓被強(qiáng)制相等,但由于各自參數(shù)的分散性使得每個(gè)5伏電源適配器的戴維南等效電壓和電阻均會(huì)存在差異,而通常開關(guān)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(huì)導(dǎo)致各電源適配器的輸出電流出現(xiàn)較大的偏差,有的電流較大,有的很小,這種運(yùn)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(huì)提前損壞,達(dá)不到提高可靠性的目的,因此應(yīng)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(fù)載電流,首先需要深入分析電源適配器電流分配不均的機(jī)理,然后采取相應(yīng)對策?

多個(gè)電源適配器并聯(lián)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(gè)電源適配器的給定量Un?反饋比例系數(shù)ka略有差異,再考慮到運(yùn)放的失調(diào)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(biāo)k均表示第k個(gè)電源適配器)?各電源適配器的電壓調(diào)節(jié)器通常都采用比例一積分(P)調(diào)節(jié)器?

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

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

如果負(fù)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(fù)雜一些?有些電源適配器e為正,有些電源適配器e為負(fù),最多有一個(gè)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(fù)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(fù)載電流?

根據(jù)以上分析,電源適配器并聯(lián)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(diào)節(jié)器誤差信號e,不同,這反映了電路參數(shù)的分散性?為了能夠補(bǔ)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(shè)置均流電路的基本目的?