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高手教你4种均流电路,理解起来小case

发布时间:2014-12-23 责任编辑:sherryyu

【导读】设计时总会遇见这种要额外的电路来实现均流的功能,让所有模块均分负载。,??槲裁床痪髂兀亢芗虻ゾ褪鞘涑龅缪共灰恢?,有人可能要问,我都将电压调整一致直接并联可以不?看似很高深,其实很简单。这里一个高人教你理解4种均流电路,非常通俗易懂。
 
我们知道当一个??槲薹ㄌ峁└汉尚枰牡缌鞯氖焙?,可以采用多个??椴⒘姆绞嚼刺峁┳艿母汉桑捎诿扛瞿?榈氖涑龅缪刮薹ㄍ耆恢?,输出阻抗特性也会有所区别,简单的将??椴⒘谝黄?,并不能保证各??槭涑龅缌魍耆恢?,很可能会出现有的??槿汉晒ぷ鳌S械哪?槿纯赵卦诵械那榭?,我们知道,??榭赵丶奥汉稍诵校疾皇亲罴言诵凶刺杂谙低车恼迨倜簿涂上攵?。所以,就需要额外的电路来实现均流的功能,让所有??榫指涸亍H绾问迪志??
 
其实,??槲裁床痪髟蛞埠芗虻?,就是输出电压不一致,有人可能要问,我都将电压调整一致直接并联可以不?如果你能保证所有??槭涑龅缪雇耆恢虑夷?榈淖杩固匦砸餐耆恢拢敲粗苯硬⒘Ω檬敲挥形侍獾?,但是我们能将所有??榈缪沟髡耐耆恢露宜孀鸥涸氐谋浠?,??槭涑龅缪沟谋浠魇埔惨恢侣??大多数情况下,这种情况是无法实现的。那么我们如何实现均流呢?简单的说,就是通过外加的均流电路,让??槭涑龅缪挂恢拢缌鞔蟮?,将电压调低,电压小的,将电压调高,就可以实现均流了,是不是很简单?
电路示意图
电路示意图
 
输出阻抗法(droop法)
 
针对这里提出的第一种均流方法——负载阻抗法,我们可以简单的理解成输出电流越大,??槭涑龅缪够嵩降?,这样两个??椴⒘谝黄穑词涑龅缪垢叩哪??,由于输出电流的增加,??槭涑龅缪菇档停匀痪臀薹ㄊ涑龈嗟牡缌?,那么电流就由其余模块提供了。具体的电路可以由上面的电路来实现,前级放大电路对输出电流信号进行放大,然后与反馈信号进行叠加送入电压环,随着电流的增加,就可以降低输出电压??杀鸬哟砹耍绻愕拥交级?,那逻辑就反了,电流越大输出越高。这种方式随着电流的增加,输出电压是变化的,有时候可能变化比较大,对于有稳压精度要求的??槔此担隙ㄊ遣缓鲜实?。
 
主从设置法
 
第二种方法就是需要人为设置一个主???,所有模块以该??槲慰迹涑龅缌?。这是一个主从设置均流法的工作示意图。从下图可以看出,在这种工作方式下用n个单元,其中一个单元(主控单元)工作在电压源(CV)方式,其余n-1个单元工作于电流源(CC)方式。它实际上是由电压环(外环)和电流环(内环)构成电流控制型的双环控制,或说成是电压控制的电流源。这种均流方式最大的缺点就是,主??槭俏颐巧杓乒讨兄付ǖ模绻ぷ鞴讨兄髂?榉⑸侍?,那么整套系统将瘫痪。
主从设置均流法
主从设置均流法
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平均电流法
 
第三种是平均电流法,我们首先要得到一个平均电流,也就是总负载电流除以??樽苁玫降牡缌髦担髂?榈缌饔敫闷骄缌鞅冉?,如果??榈缌鞔笥谄骄缌骶偷鞯湍?槭涑龅缪?,反之调高??槭涑龅缪?,从而实现各??槭涑龅缌饕恢?。在平均电流法中,将所有??榈氖涑龅缌鳎ü桓龅缱杞拥揭黄?,就可以得到所有模块输出电流的平均值,这个点我们称之为均流母线,如下图所示:
均流母线
均流母线
 
如果V1-V4分别是四台模块的输出电流值,只要R1-R4选值一样,那么A点电压值就是(V1+V2+V3+V4)/4,也就是均流母线上的电压值就是所有模块输出电流的平均值。
具体的均流电路图及参数
具体的均流电路图及参数
 
我们采用简单的LM324,就可以实现平均电流均流法,具体的均流电路图及参数如上,对于图中电路,VI代表本模块输出电流,通过一个1K的电阻引出到均流母线,均流母线上的电压为所有并联??槭涑龅缌鞯钠骄?,对于上图的原理图,当??榈ザ拦ぷ鞯氖焙?,均流母线是悬空的,运放输入是高阻态,所以本??榈缌鱒I与均流母线上电压一致,也就是本??榈缌饔刖髂赶叩缌髅挥衅?,整个电路输出电压(N104的1脚)为0V。这个时候通过设置R1R2的值,可以得到??樽陨淼氖涑龅缪梗蹦?椴⒘ぷ鞯氖焙?,如果本??槭涑龅缌餍∮谄骄缌鳎碫I电压小于均流母线电压,则经过查分放大及后级放大电路后,在1脚可以得到一个VI与均流母线电压误差90倍放大后的电压值,且输出电压为正,这样就会抬高Vref的电压值,从而提高??槭涑龅缪?,增加模块输出电流。如果本??槭涑龅缌鞔笥谄骄缌?,就会输出一个低的电压,降低基准,从而调低输出电压。
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这种均流方式既可以调低电流大的模块的输出电压,也可以调高电流小的??榈氖涑龅缪?,也即是电压是双向跳动的,所以电路的供电部分需要采用双电源供电。第一次真正??榫鞯牟?,就是采用的这种均流方式,并联??槭课?2个,系统输出电压调节范围198-286V,系统稳压精度0.5%,均流精度3%以内。对于??槎裕骰臼粲诿獾魇缘牟糠?,关键的重点是系统的接线,在系统接线中最主要的一点就是??槭涑龅牡匾谀?槭涑鼍徒恢媒拥揭黄?,也就是说所有模块输出的负之间的阻抗越低越好。另外还要注意一点,如果模块损坏,损坏??榈腣1会变成低电平,这样会影响均流母线,从而影响别的模块的正常工作,所以在正式设计电路的时候,应该注意在每个??榫髂赶咝枰沧翱?继电器、MOS管等都可以)当??檎9ぷ鞯氖焙颍泳髂赶?,当模块故障的时候,切断模块与均流母线的连接。
 
峰值电流法
 
第四种就是峰值电流法,它就是在所有并联??橹校?樽远【俨晃恢髂?椋溆嗨心?榈缌飨蚋媚?榭柯?,企图达到主??榈牡缌?但永远却达不到)。平均电流均流法中,连接到均流母线的电阻换成二极管,就变成了峰值电流均流法,电路图如图所示,假设有N个??椴⒘?,模块输出电流对应的电压分别为V1V2….Vn,很明显从图中可以看到,均流母线上体现的将是??槭涑龅缌髯畲蟮哪?榈牡缪筕x(有一个二极管压降,即使将平均电流均流法中的四个电阻换成四个二极管,很明显A点电压将是最高电压减去一个二极管压降了)。这个??槲颐浅浦髂?椋由厦娴缏吠忌峡梢钥闯?,电路会调整所有??槭涑龅缌飨蛑髂?槎杂Φ牡缌骺拷?,但由于均流母线电压与主模块电流对应的电压相差一个二极管压降,所以从模块输出电流永远是紧跟主??椋还髂?椤S胫鞔由柚梅ū冉?,这种均流方式里面的主??椋怯刹⒘?樽约貉【筒模哉庵志鞣绞?,也称为民主均流模式。当主??楣收系氖焙?,在其余??槔锘嵩俅窝【俨桓瞿?樽魑髂?椤O低橙钥梢哉9ぷ?。
电路示意图
电路示意图
 
可以说平均值均流法无论是在满载还是轻载情况下,均流精度都可以得到很好的保证,只要V1的值真实的反应了输出电流的值,那么在20%以下负载下都可以很好的均流,但对于峰值电流均流法,由于二极管的存在,会导致主??橛氪幽?橹涞牡缌鞔嬖诓钜?,如果说满电流情况下对应的电压值V1为4V,二极管压降为0.3V,那么主模块与从??橹涞缌鞯奈蟛罱崾?.5%的单??槎疃ǖ缌髦?。在轻载情况下,这个误差就会影响??榈木骶?。但对于从??槔此担?槭涑龅缌魇且恢碌?。下图为用过几次的峰值电流均流电路,工作原理基本与3902类似,采用2.5V基准提供一个偏置电压,拉开主??橛氪幽?橹涞牟罹?,-2.5V的电平是为了让??榈ザ拦ぷ魇?,均流电路输出高电平,这样结合后面二极管,均流电路就不起作用了。 需要说明的是,由于偏置是2.5V提供的,所以在额定输出电流下,电流检测放大电路的输出电压应低于2.5V,也就是前面提到V1。
电路示意图
 
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