直流模块并联的方案很多,但用于电力操作电源,却存在着一些缺陷:如输出阻抗法的均流精度太低;主从设置法和平均电流法都无法实现冗余技术,使并联电源模块系统的可靠性得不到很好的保证;而自主均流法依据特有的性能,如:“均流精度高,动态响应好,可以实现冗余技术等”,越来越受到广大产品开发人员的青睐。
针对自主均流法的特点,UC公司开发出了集成芯片UC3902,其外形为八个管脚,管脚编号及功能如图1所示。电流最大的模块被自动确定为主模块,主模块驱使均流母线电压与它的输出电流成比例。从模块以均流母线电压为基准,达到每个模块均分电流的目的。
UC3902的外围电路如图2所示。此芯片只需要很少的外部元器件。在这些元器件的值被计算之前,模块变换器中的三个参数必须知道:
(1)VONOM即额定输出电压;
(2)IOmax即最大输出电流;
(3)ΔVOmax最大输出电压调节范围。
模块之间为了精确均流,每个模块输出电流必须被检测。电流检测电阻RSENSE,检测一负信号输入到电流检测放大器反向端。对检测电阻的选择基于以下两个因素:①最大功耗;②通过检测电阻的最大压降。功耗受效率、器件的额定功率的限制。最大压降必须与芯片内部对信号的限制相对应,很重要的一点是防止电流检测放大器的饱和,放大器输出的最高电压VCSAO是VCC的函数,根据芯片提供的资料和实际调试的经验,取5V~10V为宜,相应可得:
(1)式中电流检测放大器的增益ACSA=40。
(2)IADJmax,根据经验应工作在5mA~10mA之间,因为较低一点的值可能引起系统对噪音的敏感,但不能超过10mA。它的实际电流由ADJR管脚上可能的最高电压(2.6V)和连接在ADJR管脚与地之间的电阻RG来决定,这样:
(3)RADJ是电源检测线正端的阻抗,它的值是ΔVOmax与IADJmax的函数,又由于检测电阻降低了输出电压的调整范围,所以:
(4)所有并联单元的均流环是负反馈控制环,为了可靠地工作,负反馈控制环必须服从稳定性原则。均流环加在已存在的单个模块电源上,所以必须避免各控制环之间的干扰。为了保证电压环的稳定性,均流环的交越频率至少低于电压环交越频率的10倍,这样均流环在电压环交越频率处被最小化。
可以用以下的传递函数,对网络进行分析:APWR:电压环的传递函数。
AVo→Vis:这个增益术语描述的是输出电压和检测电阻上的电压之间的关系,它随着负载阻抗的变化而变化:
AVo→Vis=
(5)ACSA:电流检测放大器增益,大小为40。
AEA=GM·XCOMP
(6)式中GM为跨导,XCOMP为复频函数补偿器件的阻抗。
AADJ:调节电路增益。
(7)所以均流环增益:
ASH=APWRAVo→VisACSAASHAAEAAADJ(8
ASHA:均流驱动和均流检测放大器增益1。
AEA:误差放大器的增益。