基于LTC4350的并聯均流技術應用研究

2011年10月19日 11:08 來源:本站整理 作者:秩名 我要評論(0)

引 言

  由于大功率電源負載需求的增加以及分布式電源系統的發展,開關電源的并聯應用技術日益重要。但是并聯運行的各個開關電源模塊特性并不一致,外特性好(電壓調整率小)的模塊可承擔更多的電流,甚至過載,從而使某些外特性較差的模塊運行于輕載狀態,甚至基本上是空載運行。其結果必然加大了分擔電流多的模塊的熱應力,從而降低了可靠性。但是并聯的開關電源在模塊間通常需要采用均流措施。它是實現大功率電源系統的關鍵,其目的在于保證模塊間電流應力和熱應力的均勻分配,防止一臺或多臺模塊運行在自身的電流極限狀態。

  目前實現均流的方法有多種,而自主均流以其均流精度高,動態響應好,容易實現冗余技術等特點,而得到了廣泛的應用。自主均流法自動設定主從電源模塊,均流電路自動讓輸出電流最大的電源模塊成為主模塊,其余的電源模塊則成為從模塊。

  1 LTC4350均流電路原理

  如圖1所示,感應電阻Rsense兩端壓降的高低,代表了開關電源LTC1629輸出電流的大小,Rsense兩端電壓通過LTC4350內部的Isense功能塊后轉化為測量電流輸出,并在增益電阻Rgain兩端形成比較電壓。此比較電壓接在內部均流誤差放大器E/A2功能塊的反向輸入端,并與接在E/A2正向輸入端的均流母線電壓相比較,如若不相等,誤差電壓就會在內部Iout功能塊變成電流IADJ輸出,IADJ就會在Rout兩端形成壓降,從而影響LTC1629的sense輸入端電壓,這樣,開關電源穩壓器LTC1629就自動調整輸出電壓,直到整個電源系統中所有LTC4350的GAIN引腳電壓等于均流母線SB引腳的電壓時,負載電流被均勻分配了,也就達到了均流的目的。

 LTC4350自主均流原理示意圖

圖1 LTC4350自主均流原理示意圖

  FB引腳外接反饋分壓電阻器,并與LTC4350的內部基準電壓比較,誤差電壓經過內部誤差放大器E/A1放大之后,驅動均流母線SB,如果FB引腳電壓小于或等于基準電壓,二極管D1正向導通,E/A1輸出驅動SB,若FB引腳電壓高于基準電壓,D1截止,E/A1則與SB斷開。具有最高基準電壓的LTC4350將驅動均流母線SB以及內部與其相連的20KΩ負載電阻(每個20KΩ負載代表著一個LTC4350),使均流母線達到適當的電流值。所有其他的LTC4350的COMP1引腳為低電位,斷開與均流母線的連接。

  2 LTC4350軟硬故障及熱插拔保護

  電源輸出短接到地或輸出電壓異常高一般稱之為“硬故障”,這類故障需要立即將損壞的電源模塊與負載斷開。電源開路故障和負載電流分配故障一般稱之為“軟故障”,此時電源輸出電壓雖然正常,但多個電源模塊間電流分配不均。為此,需要在開關電源LTC1629和負載之間加上兩個功率MOSFET(M1 和M2 串聯,如圖1所示),在模塊出現“硬故障”和“軟故障”時,隔離故障模塊。當電源LTC1629輸出短路,Isense功能塊檢測到Rsense上的大于30mV的反向電壓并且超過5μs時,外部功率MOSFET柵極電壓馬上降低而使M2 開路,斷開與負載的連接,過壓保護通過0V引腳外接的電阻分壓網絡監視電源輸出電壓,一旦0V引腳電壓超過設定的1.22V閾值,則外部功率MOSFET的柵極電壓被拉低而使M1開路,斷開與負載的連接。

  當電源首先作用到UCC引腳時,功率MOSFET柵極電壓被拉低,一旦UCC升高并大于設定的欠壓鎖定閾值1.244V,LTC4350的UV引腳發揮作用。如果UV引腳電壓大于1.244V,外接功率MOSFET柵極開始由10μA的電流充電,GATE 引腳電壓開始以斜率10μA/CG緩慢上升(如圖2所示),這個緩慢充電過程允許電源輸出在不受干擾的情況下平穩接入負載。而當電源斷開時,UV 引腳電壓將低于1.22V,LTC4350迅速將外接功率MOSFET柵極放電,使負載與電源之間斷開,這樣就實現了LTC4350本身的熱插拔功能。

 接通電源時GATE引腳電壓

圖2 接通電源時GATE引腳電壓

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本文導航

  • 第 1 頁:基于LTC4350的并聯均流技術應用研究(1)
  • 第 2 頁:熱插拔設計

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