电源模块并联供电的冗余结构及均流技术.doc

电源模块并联供电的冗余结构及均流技术.doc电源模块并联供电的冗余结构及均流技术|第1
内容显示中冗余结构,提高了系统的稳定性,可谓一举两得。 500)(this)">
图1 多个电源模块并联供电框图但是,在电源模块并联运行时,由于各个模块参数的分散性,使其输出的电流不可能完全一样,导致有些模块负荷过重,有些模块过轻。这将使系统的稳定性降低,会给我们的生产和生活带来严重的后果,而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。国外有资料表明,电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温(25℃)时的1/6。因此,使各并联电源模块的输出电流平均分配,是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。本文从均流电路的拓扑结构出发,介绍几种传统的并联均流方案,对于其他均流方案(比如按热应力自动均流法),暂不做讨论。对于文中提到的每一种均流方法,都做了详细的介绍,并结合简单电路图,讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。在文章的最后部分,对并联均流的发展做了简单的展望。 2 N+m冗余结构的好处采用N+m冗余结构运行,可以提高系统稳定性。 N+m冗余结构,是指N+ m个电源模块一起给系统供电。这里N表示正常工作时电源模块的个数,m表示冗余模块个数。m值越大,系统工作可*性越高,但是系统成本也会相应增加。在正常的工作情况下,由N个模块供电。当其中某个或者某些模块发生故障时,它们就退出供电,而由m个模块中的一个或全部顶替,从而保证整个系统工作的持续性及稳定性。以某个输出电流为100A的系统为例来说明冗余结构运行的好处,这里只讨论1+1,2+1,3+1三种工作方式,如图2所示。各电源模块的工作情况由Kn的闭合情况决定。 500)(this)"> (a) 1+1 500)(this)"> (b) 2+1 500)(this)"> (c) 3+1 图2 三种冗余结构如果采用1+1冗余结构,即采用两个输出电流为100A的电源模块并联供电。正常情况下只有一个模块工作,当它发生故障,退出工作时,另一个模块开始工作,系统仍然能正常运行。如果采用2+1冗余结构,即采用3个输出电流为50A的电源模块并联供电。正常情况下只有两个模块工作,当其中之一发生故障,退出工作时,另一个模块开始工作,系统仍然能正常运行。如果采用3+1冗余结构,即采用4个输出电流为33A的电源模块并联供电,正常情况下只有3个模块工作,当其中之一发生故障,退出工作时,另一个模块开始工作,系统仍然能正常运行。比较上面三种工作方式,采用2+1这种方式最好,这是因为,1+1方式中有一半的功率被闲置,而3+1方式中使用元器件太多,成本过高,经济性不好。 3 几种传统的并联均流方案 下垂法下垂法全称外特性下垂法,也叫做斜率控制法。在并联电源模块系统中,各个电源模块是独立工作的。每个模块根据其外特性以及电压参数值来确定输出电流。在下垂法中,主要是利用电流反馈信号来调节各模块的输出阻抗,也就是调节Vo=f(Io)的斜率,从而调节输出电流。其工作原理图如图3所示。 500)(this)"> 图3 下垂法工作原理图 Ri为任一并联模块输出电流Io的采样电阻,经电流放大产生电流反馈电压信号Vi,Vf为输出电压反