并聯(lián)開關電源供電系統(tǒng)設計

2013-08-22 06:29:06戚甫峰

科技視界 2013年20期

戚甫峰

（中國人民解放軍海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東青島266041）

1 總體方案設計

并聯(lián)供電系統(tǒng)主要由DC-DC變換器、并聯(lián)電流分配模塊、電流采樣放大模塊以及總控制器等構成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

1.1 DC-DC變換器的設計

方案一：正激式BUCK拓撲

正激式變換器具有拓撲簡潔、輸入輸出電氣隔離、電壓降范圍寬、使用元器件少等優(yōu)點。如圖2所示，PWM控制器通過控制加載到正激式變壓器一次側繞組上的PWM波的占空比實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。但是，正激變換器必須附加復位電路來實現(xiàn)功率開關截止期間變壓器鐵心磁復位，以避免變壓器飽和，效率很大程度上依賴于脈沖變壓器的轉換效率。

圖2 單端正激式變換器結構圖

方案二：非隔離式BUCK拓撲

非隔離式DC-DC變換器使用元器件少，且損耗只包括開關導通損耗和續(xù)流二極管的損耗。如圖3所示，開關管導通時，對電感進行充電；開關管斷開時，通過續(xù)流二極管向負載供電。電路通過控制開關器件的占空比來控制輸出電壓。

圖3 非隔離式DC/DC器結構圖

方案二，電路結構簡單，工作穩(wěn)定可靠，控制靈活方便，損耗較小，效率較高，在負載調整率、電源效率方面較方案一均有改善。因此，選擇方案二實現(xiàn)DC-DC變換。

1.2 均流控制方法

方案一：最大電流均流法（自主均流法）

采用負載共享控制器實現(xiàn)均流控制。在DC-DC模塊正常工作時，將兩路控制器的均流母線連接，自動選出電流最大的一路，并將此路電源作為主電源。均流母線上的電壓由主電源的輸出電流決定，控制器從電源的接收到母線上的信號后，會控制該路DC-DC模塊調整輸出電壓。通過減小從電源與主電源的電壓差來提高該路輸出電流，從而達到均流。缺點是外部電路復雜，需要連接的外圍元件較多，對器件有很大的依賴性。

方案二：主從控制法

一個單元作為主控單元，工作在電壓源（CV）方式，另一個單元工作于電流源（CC）方式，利用來自輸出電流的誤差電壓△U來實現(xiàn)均流控制。實際上是由電壓環(huán)（外環(huán)）和電流環(huán)（內環(huán)）構成電流控制型的雙環(huán)控制。采用這種均流法，精度很高，控制結構簡單，模塊間連線少，易于拓展為多路。

主從控制法較自主均流法使用元件少，成本低，結構簡單，故選擇方案二。