提升功率水平或提供冗餘備份的並聯設計
發布時間:2013-03-26 責任編輯:abbywang
【導讀】為了提升功率水平或提供冗餘備份,設計師都會並聯多個供電器或DC/DC轉換器。目前兩種最常采用的並聯方法是驅動器/倍增器(主/從)數組及DC耦合單線並聯,但兩者各有缺點,需要一種可以兼備傳統並聯方法的優點,同時避免它的缺點的方法。
為了提升功率水平或提供冗餘備份,設計師都會並聯多個供電器或DC/DC轉(zhuan)換(huan)器(qi)。無(wu)論(lun)他(ta)們(men)選(xuan)用(yong)的(de)是(shi)哪(na)一(yi)種(zhong)並(bing)聯(lian)模(mo)式(shi),均(jun)流(liu)是(shi)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su)。因(yin)為(wei)備(bei)有(you)均(jun)流(liu)的(de)架(jia)構(gou),可(ke)以(yi)減(jian)輕(qing)熱(re)處(chu)理(li)要(yao)求(qiu),改(gai)善(shan)瞬(shun)態(tai)反(fan)應(ying),同(tong)時(shi)可(ke)以(yi)延(yan)長(chang)同(tong)一(yi)數(shu)組(zu)內(nei)的(de)模(mo)塊(kuai)壽(shou)命(ming)。
目前兩種最常采用的並聯方法是驅動器/倍增器(主/從)數組及DC耦合單線並聯,但兩者各有缺點,設計師需要一種可以兼備傳統並聯方法的優點,同時避免它的缺點的方法。
有一種由具有智能的模塊組成的數組,利用單線AClianjiemokuai,zaitongyishijianneizhiyouyigemokuaifachuzhiling,keyimanzutamendexuyao,zhixuyaoyongjijiandandedanxianbinglianjiagou,wulunzaizhengchanghuoteshudehuanjingxiacaozuo,zhenggeshuzubiannengtigongjijiadeshuntaifanyingjimianzaoshengganraonengli。
傳統並聯方法
大部分轉換器采取驅動器/倍增器數組來提高功率,這種數組內通常有一個智能模塊(驅動器)及一個或多個功率模塊(倍增器)。驅(qu)動(dong)器(qi)用(yong)來(lai)設(she)定(ding)及(ji)控(kong)製(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya),而(er)倍(bei)增(zeng)器(qi)用(yong)來(lai)倍(bei)數(shu)級(ji)增(zeng)大(da)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)。這(zhe)隻(zhi)是(shi)一(yi)個(ge)單(dan)線(xian)控(kong)製(zhi)循(xun)環(huan),避(bi)免(mian)環(huan)內(nei)有(you)環(huan)的(de)複(fu)雜(za)控(kong)製(zhi)形(xing)成(cheng)不(bu)穩(wen)的(de)問(wen)題(ti),瞬(shun)態(tai)反(fan)應(ying)極(ji)佳(jia)。但(dan)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)不(bu)支(zhi)持(chi)冗(rong)餘(yu)備(bei)份(fen)或(huo)容(rong)錯(cuo),如(ru)驅(qu)動(dong)器(qi)失(shi)效(xiao),整(zheng)個(ge)數(shu)組(zu)便(bian)會(hui)停(ting)止(zhi)工(gong)作(zuo)。

圖1:傳統並聯方法
DC耦合單線並聯:binglianliangzhihuoyishangmokuai。meizhimokuaidouyouzhineng,nengzidongtiaojieshuchudianya,lingshuzuneisuoyoumokuaidoushuchuxiangtongdedianliu。zhegefangankezhichibeifen,danruoqizhongyidianchuxianshiwu,qingdehuishiqujunliugongneng;嚴重的可能損毀所有模塊。原因是,以單線並聯,模塊與模塊間通電,牽一發而動全身。
新的單線線並聯方案
零電流開關的DC-DC轉換器利用獨創的負載均分方法,克服了傳統方案的缺點。這種架構容許設計師利用AC耦合單線並聯提供更多功能。
采cai用yong零ling電dian流liu開kai關guan架jia構gou,每mei隻zhi模mo塊kuai都dou有you能neng力li在zai數shu組zu內nei作zuo主zhu導dao。輸shu出chu電dian壓ya最zui高gao的de模mo塊kuai,會hui傳chuan送song一yi個ge脈mai衝chong信xin號hao,指zhi揮hui其qi他ta模mo塊kuai同tong步bu工gong作zuo。由you於yu模mo塊kuai是shi在zai零ling電dian流liu瞬shun間jian開kai關guan,每mei個ge開kai關guan周zhou期qi傳chuan送song相xiang等deng的de能neng量liang,同tong步bu工gong作zuo的de模mo塊kuai便bian自zi動dong均jun流liu。碰peng到dao瞬shun變bian或huo其qi中zhong一yi隻zhi模mo塊kuai失shi效xiao,另ling一yi隻zhi模mo塊kuai的de輸shu出chu電dian壓ya變bian為wei最zui高gao者zhe,自zi動dong取qu代dai主zhu導dao位wei置zhi發fa出chu同tong步bu脈mai衝chong,不bu會hui影ying響xiang總zong線xian輸shu出chu。
這zhe種zhong民min主zhu的de同tong步bu均jun流liu數shu組zu實shi現xian了le簡jian單dan和he無wu功gong耗hao的de均jun流liu控kong製zhi。它ta提ti供gong一yi個ge簡jian便bian的de方fang案an,無wu須xu感gan應ying每mei個ge模mo塊kuai的de電dian流liu,然ran後hou個ge別bie調tiao節jie電dian壓ya。模mo塊kuai的de脈mai衝chong信xin號hao同tong時shi容rong許xu設she計ji師shi在zai並bing聯lian腳jiao間jian使shi用yong電dian容rong或huo變壓器,做成DC絕(jue)緣(yuan)耦(ou)合(he)。這(zhe)可(ke)避(bi)免(mian)導(dao)至(zhi)供(gong)電(dian)失(shi)效(xiao)的(de)內(nei)部(bu)或(huo)外(wai)部(bu)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang)其(qi)他(ta)模(mo)塊(kuai),加(jia)強(qiang)容(rong)錯(cuo)效(xiao)能(neng)。這(zhe)個(ge)架(jia)構(gou)的(de)其(qi)他(ta)優(you)點(dian)包(bao)括(kuo)優(you)良(liang)的(de)瞬(shun)變(bian)反(fan)應(ying)和(he)避(bi)免(mian)多(duo)層(ceng)環(huan)路(lu)控(kong)製(zhi)問(wen)題(ti)。
利用這個AC信號(每隻模塊都有的雙向接口,用來輸出及接收模塊間的信號)。進一步改善係統的可靠性,設計師亦可以外加一些保護措施,即除了簡單地把所有PR腳連上外,還可以把引腳電容耦合(圖2),避免DC耦合或單線並聯等架構產生的潛在危機(因為單個模塊失效而影響整個數組,甚至損壞其他模塊)。如在每個模塊到總線間加上電容,也可避免上述問題。

圖2:外加把引腳電容耦合的保護措施
若ruo數shu組zu內nei模mo塊kuai距ju離li很hen遠yuan,或huo利li用yong獨du立li電dian源yuan工gong作zuo,可ke以yi采cai用yong變bian壓ya器qi耦ou合he變bian頻pin模mo塊kuai來lai實shi現xian均jun流liu,由you於yu均jun流liu的de信xin號hao是shi高gao頻pin率lv的de脈mai衝chong信xin號hao,所suo以yi可ke用yong變bian壓ya器qi耦ou合he。變bian壓ya器qi耦ou合he的de脈mai衝chong信xin號hao可ke以yi提ti供gong較jiao強qiang的de共gong模mo噪zao聲sheng免mian擾rao性xing,同tong時shi與yu主zhu電dian源yuan隔ge離li,保bao持chi電dian壓ya在zai安an全quan的de低di水shui平ping。這zhe在zai需xu要yao機ji板ban對dui機ji板ban均jun分fen負fu載zai及ji備bei份fen的de應ying用yong中zhong特te別bie有you效xiao。由you於yuPR脈衝頻寬很窄,一個細小、低電容值的變壓器就足夠了。

圖3:使用變壓器耦合
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