开关电源控制电路的设计
无主或自动选主的均流方式(基本思路是在电源间通过 并机电缆或称均流总线来传递均流信号,每个电源根据 均流信号调节自身输出电流,达到相互一致目的。) ❖最大电流自动均流法 ❖自动选主的主从均流法等
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❖ 最大电流自动均流法原理 ❖ 均流母线电压正比于输出电流最大的电源的电流,即均流信
号为各电源电流的最大值。 ❖ 各电源调节自身电流方法:均流信号与本电源反馈电流信号
❖ 控制电路功能众多,相对复杂,设计内容复杂, 周期较长,甚至可能出现反复,有时一些参数的 确定还需要通过试验来得到。
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§8.1 控制电路结构和主要组成部分的原理
❖ 控制电路的结构
uf 反馈 if
调节器
u* i*
基准源
PWM
驱动
去主电路
封锁信号 保护
电压/电流/温度
并机均流
连接并机线
图(8-1)
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一、驱动电路
❖ 驱动电路是控制电路与主电路的接口,同开关电 源的可靠性、效率等性能密切相关。驱动电路需 要有很高的快速性,能提供一定的驱动功率,并 具有较高的抗干扰和隔离噪声能力。
二、调节器电路
❖ 调节器的作用是将给定量和反馈量进行比较和运 算,得到控制量。调节器的核心是运算放大器。
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三、并机均流电路
护的限值。 ❖ 原理:
图(8-2)
UA*R4/(R3+R4)高于UH→比较器翻转→输出电压Uo变 为电源电压UCC。(虚断)
输入电压回落,UA+R3*(UCC-UH)/R4低于UH→比较 器再次翻转→输出电压Uo回到零。(虚短)
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❖ 典型的过电流锁存电路
❖ 电流互感器的一次侧串 入主电路中,变压器一次 is
❖ 输入过电压、输入欠电压、过热保护电路中,应 采用滞环比较器,以便在故障情况消失后,电源 可以自动恢复工作。
❖ 过电流保护电路应采用锁存器将过电流信号锁存。 并且,锁存器应附加复位电路,以便在故障排除 后重新开始工作,或者采用时间较长的延时复位 电路,以降低过电流保护的频度。
❖ 输出过电压和欠电压通常由电源或负载的严重故 障引起,也应采用锁存器将故障信号锁存,一旦 出现,应立即停机报警,等待人工干预。
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四、保护电路
❖ 控制电路应包含保护电路,保护电路包含自身保护 和负载保护两方面的功能。一旦出现故障,立即使 开关电路停止工作,并以声或光的形式报警,以保 证在任何情况下,自身不损坏,并且不损坏负载。
自我保护功能:
❖输入过电压
❖系统过热
❖输入欠电压、过电流
负载保护功能:
❖输出过电压
❖输出欠电压
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第8章 控制电路的设计
§引言 §8.1 控制电路结构和主要组成部分的原理 §8.2 电压模式控制电路的设计 §8.3 峰值电流模式控制电路的设计 §8.4 平均电流模式控制电路的设计
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§言
❖ 开关电源的主电路主要处理电能,而控制电路主 要处理电信号,属于“弱电”电路,它控制着主 电路开关器件的工作。电源的很多指标,如稳压 稳流精度、纹波、输出特性等也与控制电路相关。 控制电路的设计质量对电源的性能至关重要,是 设计工作的重点。
之差乘以比例系数,加到本电源的电压给定中。当误差增大 时,本电源电压给定略微提高,使得本电源开环电压提高, 分得更多的负载电流。 ❖ 缺点:通过调节电压给定来调节输出电流,会造成输出电压 的波动,影响稳压精度;同时若比例系数过大,则会造成输 出电压竞相上升,可能导致严重事故。若限定电压范围,则 当均流电路调节能力达到极限时,电源只能退出均流。
流变化而变化的程度,即两者之比称为输出电压调整率, 它反映了电源等效内阻的大小。人为增大各电源等效内
阻,并保证一定的一致性。)
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主从方式均流(主控制器稳压,其电压调节器输出作为 其他从控制器的电流参考信号,其他从电源按照电流源 运行,均流精度高,可达0.5%。缺点是主控制器一旦损 坏,则系统瘫痪。)
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❖ 典型的过电压保护电路
❖ R1、R2构成的分压电路作为
输入电压Ui的检测电路,A
R4
点电压为UA=UiR2/(R1+R2),R3、Ui R4、 RP与比较器C1构成滞环
R1
A R2
R3 Ucc
Ucc
+ - C1
Uo
比较电路,环宽为UCCR3/R4。
RP UH
调节RP可以改变过电压保
GND
GND
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❖ 电源并联后输出电流不相等的原因: 在输出电压相同的条件下,电压调节器误差信号 不同,这反映了电路参数的分散性。
❖ 为了补偿这种分散性,使各电源的输出电流相等, 并且电压调节器误差信号都等于零。必须采取控制 措施—设置均流电路。
❖ 并联均流方式可以分为: 利用输出电压调整率均流(电源输出电压随输出电
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并联冗余运行 ❖N+M个电源并联工作,每个电源的功率为负 载最大功率的1/N。运行时,每个电源平均 承担负载功率。 ❖特点:发生故障的电源数量小于等于M时, 电源系统仍能提供负载所需的全部功率。电 源数量多,成本更高。用于可靠性要求非常 高的场合。
❖ 为了达到可靠性目的,应尽量使并联运行的每个 电源的输出电流分配均衡。
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自动选主的主从均流法原理 各电源公用一个电压调节器,其输出作为电源的电流给
定,每个电源含有电流调节器,由于每个电源的电流给 定相同,因此各自输出电流是一样的。实际系统中,每 个电源都含有电压调节器,在运行时电压调节器都处于 工作状态,其输出通过均流母线仲裁处最大值,对应最 大值的是主机,其他电源为从机。 ❖ 注意:均流电路的设计,不仅要使各并联开关电源模块在正 常工作情况下能够均流运行,而且应该考虑当本模块发生故 障时,不应显著影响其他模块的工作。
❖ 开关电源经常需要并机组成系统运行,以获得更 大的容量和更高的可靠性。
❖ 根据各种负载对供电可靠性要求的不同,电源可 以采用以下几种不同的运行方式: 单机运行 ❖采用单一电源向负载供电。 ❖特点:结构简单、成本低、但可靠性不高, 一旦电源发生故障,供电中断。
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并机均流控制的原理
并联运行 ❖N个电源并联构成的电源系统向负载供电,每 个电源的功率为负载所需功率的1/N。 ❖特点:每个电源发生故障时,供电不中断,仅 是最大供电能力有所降低。电源数量多,成本 上升。用于可靠性要求较高的场合。
uR1
+C
R1 uH - 1
侧支路或开关支路,用