DC-DC转换器架构提升并联操作
发布时间：2010-6-9 15:21
发布者：vinda
关键词：
转换器
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为了提升功率水平或提供冗余备份，设计师都会并联多个供电器或DC/DC转换器。无论他们选用的是哪一种并联模式，均流是十分重要的考虑因素。因为备有均流的架构，可以减轻热处理要求，改善瞬态反应，同时可以延长同一数组内的模块寿命。 目前两种最常采用的并联方法是驱动器/倍增器（主/从）数组及DC耦合单线并联，但两者各有缺点，设计师需要一种可以兼备传统并联方法的优点，同时避免它的缺点的方法。 有一种由具有智能的模块组成的数组，利用单线AC连接模块，在同一时间内只有一个模块发出指令，可以满足他们的需要，只需要用极简单的单线并联架构，无论在正常或特殊的环境下操作，整个数组便能提供极佳的瞬态反应及免噪声干扰能力。 传统并联方法 大部分转换器采取驱动器/倍增器数组来提高功率，这种数组内通常有一个智能模块（驱动器）及一个或多个功率模块（倍增器）。驱动器用来设定及控制输出电压，而倍增器用来倍数级增大输出功率。这只是一个单线控制循环，避免环内有环的复杂控制形成不稳的问题，瞬态反应极佳。但这种方法不支持冗余备份或容错，如驱动器失效，整个数组便会停止工作。  DC耦合单线并联：并联两只或以上模块。每只模块都有智能，能自动调节输出电压，令数组内所有模块都输出相同的电流。这个方案可支持备份，但若其中一点出现失误，轻的会失去均流功能；严重的可能损毁所有模块。原因是，以单线并联，模块与模块间通电，牵一发而动全身。 新的单线线并联方案 零电流开关的DC-DC转换器利用独创的负载均分方法，克服了传统方案的缺点。这种架构容许设计师利用AC耦合单线并联提供更多功能。 采用零电流开关架构，每只模块都有能力在数组内作主导。输出电压最高的模块，会传送一个脉冲信号，指挥其他模块同步工作。由于模块是在零电流瞬间开关，每个开关周期传送相等的能量，同步工作的模块便自动均流。碰到瞬变或其中一只模块失效，另一只模块的输出电压变为最高者，自动取代主导位置发出同步脉冲，不会影响总线输出。 这种民主的同步均流数组实现了简单和无功耗的均流控制。它提供一个简便的方案，无须感应每个模块的电流，然后个别调节电压。模块的脉冲信号同时容许设计师在并联脚间使用电容或变压器，做成DC绝缘耦合。这可避免导至供电失效的内部或外部因素影响其他模块，加强容错效能。这个架构的其他优点包括优良的瞬变反应和避免多层环路控制问题。 利用这个AC信号（每只模块都有的双向接口，用来输出及接收模块间的信号）。进一步改善系统的可靠性，设计师亦可以外加一些保护措施，即除了简单地把所有PR脚连上外，还可以把引脚电容耦合（图2），避免DC耦合或单线并联等架构产生的潜在危机（因为单个模块失效而影响整个数组，甚至损坏其他模块）。如在每个模块到总线间加上电容，也可避免上述问题。  若数组内模块距离很远，或利用独立电源工作，可以采用变压器耦合变频模块来实现均流，见图3。由于均流的信号是高频率的脉冲信号，所以可用变压器耦合。变压器耦合的脉冲信号可以提供较强的共模噪声免扰性，同时与主电源隔离，保持电压在安全的低水平。这在需要机板对机板均分负载及备份的应用中特别有效。由于PR脉冲频宽很窄，一个细小、低电容值的变压器就足够了。  |
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