模块电源并联均流的方法及缺点分析

随着模块电源市场日趋成熟，一些低电压输入超大功率的模块电源越来越受到客户的青睐，但是在一些低压大功率场合中，单台模块电源是无法满足负载功率要求的，于是就需要考虑并联。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。实验证明，两台并联系统的故障率远小于单台电源的故障率，因此多台的情况下，系统的可靠性将显著增强。

模块电源并联要解决的首要问题就是均流问题。均流以保证模块间电流应力和热应力的均匀分配，防止一台或多台模块运行在电流极限状态。因为并联运行的各模块特性并不一致，外特性好的可能承担更多的电流，甚至过载；而外特性差的运行在轻载，甚至空载。这样不均匀的电流使得热应力大，降低了可靠性。实验证明，电子元器件温升从25度上升到50度时，其寿命仅为25度时的1/6。

因此，对若干个开关变换器模块并联的电源系统，其要求是：

1） 各模块承受的电流能自动平衡，实现均流

2） 为提高系统的可调性，尽可能不增加外部均流控制的措施，并使均流与冗余技术结合

3） 当输入电压和/或负载电流变化时，应保持输出电压稳定，并且均流的瞬态响应好

常见的均流方法有：

1、 输出阻抗法（下垂法，电压调整率法）

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。

2、 主从设置法

主从设置法即是认为选定一个模块作为主模块（Master Module），其余模块作为从模块（Slave Module）。用主模块的电压调节器来控制其余并联模块的电压调整值，所有并联模块内部具有电流型内环控制。由于各从模块电流按同一基准电流调制（主模块的电压误差转换成的基准电流），从而与主模块电流一致，实现均流。

主从设置法的主要缺点：

1） 主从模块之间必须有通讯联系，使系统复杂

2） 若主模块失效，整个系统将不能工作，不适用与冗余并联系统

3） 电压环的带宽大，容易受外界干扰

3、 平均电流自动均流法

用均流母线来连接所有电源模块输出电流取样电压的输出端，均流母线上的电压由所有并联电源模块系统取样电压，经各电源模块的均流电阻所提供。通俗地说，即是均流母线的电压为各模块电流信（以电压呈现）的平均值，然后各模块的电流信号（以电压呈现）再与均流信号比较，得到补偿量用来进行控制。

平均电流自动均流法可以精确均流。但是，当连接在母线上的某一个模块不工作时，将导致母线平均值降低，电压下调，到达下线时出现故障。

4、 最大电流法自动均流

又称“民主均流法”，该法与主从设置法相似，区别在于主模块是不固定的，系统中电流最大的模块自动作为主模块工作。

5、 热应力自动均流法

该法按每个模块的电流和温度（即热应力）自动均流。系统中仍以各模块电流平均值得到均流母线作为比较参考，各模块的电流信号再与均流母线作比较得到误差，进而补偿控制。（目前不太明白与前面的平均电流法的区别）

6、 外加均流控制器

应用此法时，每个模块的控制电路中都需要加一个特殊的均流控制器，用以检测并联各模块电流不均衡情况，调整控制信号，从而实现均流。但是均流控制器的引入增加了系统的复杂性，若设计不正确，可能使系统不稳定。