并机均流控制的原理

根据所供电负载的可靠性要求的不同,电源适配器可以采用以下几种不同的运行方式

1) 单机运行｡采用单一电源适配器向负载供电,该方案结构简单､成本低,但可靠性不高,一旦该电源适配器发生故障,供电就中断了｡

2)并联运行｡对于一些可靠性要求较高的应用,采用N(N>1)个电源适配器并联构成的电源适配器系统向负载供电,每个电源适配器的功率为负载所需功率的1/N｡运行时,每个电源适配器平均承担负载功率｡某一个电源适配器发生故障时,供电并不中断,仅仅是最大供电能力有所降低,不会严重影响负载的正常工作｡这种运行方式与第1种方式相比,虽然电源适配器的总功率相同,但电源适配器数量多,因此总成本会有所上升｡

3)并联冗余运行｡当负载要求供电可靠性非常高时,应采用N+M(N>1M>1)个电源适配器并联工作,每个电源适配器的设计功率为负载最大功率的1/N｡运行时,每个电源适配器平均承担负载功率｡这样,当发生故障的电源适配器数量小于等于M时,电源适配器系统仍能提供负载所需的全部功率｡当然,这种运行方式需要采用数量较多的电源适配器,较前两种运行方式,成本明显上升,但这是提高可靠性所需要付出的代价｡

在方式2)和3)中,要求并联运行的每个电源适配器平均承担负载功率,这并不是简单地将多个电源适配器的输出端接在一起就能做到的｡几个结构相同的电源适配器并联运行时,输出端连接在一起,输出电压被强制相等,但由于各自参数的分散性使得每个5伏电源适配器的戴维南等效电压和电阻均会存在差异,而通常开关电源适配器的戴维南等效电阻都非常小,因此输出电压很小的差异就会导致各电源适配器的输出电流出现较大的偏差,有的电流较大,有的很小,这种运行状态使得电源适配器的寿命衰减不一致,重载的电源适配器会提前损坏,达不到提高可靠性的目的,因此应尽量使各电源适配器的输出电流分配均衡｡为了能使各电源适配器均分负载电流,首先需要深入分析电源适配器电流分配不均的机理,然后采取相应对策｡

多个电源适配器并联后的情况见图｡

所有120w电源适配器输出连接在一起,因此它们的输出电压a｡都是相同的,但每个电源适配器的给定量Un､反馈比例系数ka略有差异,再考虑到运放的失调电压也不尽相同,因此各电源适配器误差信号c=Um-k｡也各不相同(本小节中下角标k均表示第k个电源适配器)｡各电源适配器的电压调节器通常都采用比例一积分(P)调节器｡

当各电源适配器的输出刚并联到一起时,有的电源适配器误差信号c为正,电压调节器正向积分,输出电流增加:有的电源适配器c为负,电压调节器反向积分,输出电流变小｡

当负载电流小于单台电源适配器的最大限流值时,最终进入稳态后的情况是,有一台电源适配器的e为零,调节器正常工作,而其他电源适配器的e为负值,调节器处于下限饱和状态｡全部的负载电流都由e｡为零的电源适配器承担,其他电源适配器输出电流为零｡

如果负载电流较大,超过了单台电源适配器的最大限流值,情况就稍微复杂一些｡有些电源适配器e为正,有些电源适配器e为负,最多有一个电源适配器e为零｡e｡为正的电源适配器输出电流为最大限流值,e为负的电源适配器输出电流为零e为零的电源适配器输出电流介于零和限流值之间｡所有电源适配器的输出电流和等于负载电流｡

根据以上分析,电源适配器并联后,输出电流不相等的原因是在输出电压相同的条件下,电压调节器误差信号e,不同,这反映了电路参数的分散性｡为了能够补偿这种分散性,使各电源适配器的输出电流相等,并且e都等于零,必须要采取控制措施｡这就是设置均流电路的基本目的｡