【導(dǎo)讀】在工業(yè)系統(tǒng)中，將多個(gè)大功率的模塊電源通過并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)均流可以有效保證輸出電壓的穩(wěn)定，也能夠維系整個(gè)系統(tǒng)的正常工作運(yùn)行。那么，工程師在面對(duì)DC-DC變換電路的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該如何保證這種多個(gè)電源模塊并聯(lián)電路的設(shè)計(jì)是最有效的呢？
下面我們將會(huì)通過一個(gè)案例，來進(jìn)行具體的分析。
相信很多工程師都非常了解DC-DC變換電路，這種電路是將一組電參數(shù)的直流電能轉(zhuǎn)換為另一組電參數(shù)的直流電能的電路。根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)正常的60%以上輸出功率的要求，模塊須采用DC-DC降壓變換電路（Buck電路）以此實(shí)現(xiàn)8V直流輸出電壓。Buck電路的實(shí)現(xiàn)可以由分離原件與專用集成芯片組成。下面我們將會(huì)對(duì)三種不同的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行綜合比對(duì)。
首先我們來看第一種設(shè)計(jì)方案，該方案通過采用PWM控制的高頻開關(guān)變壓器的方式來實(shí)現(xiàn)變換電路的設(shè)計(jì)。如下圖所示，反激式DC-DC變換器開關(guān)管（Tr）導(dǎo)通時(shí)，變壓積能量，截止時(shí)輸出能量。反激式優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、外圍元件少，要扼流圈和續(xù)流二極管。輸出電壓公式為：
當(dāng)多個(gè)電源模塊進(jìn)行并聯(lián)時(shí)，由于在該系統(tǒng)中是由一個(gè)PWM控制器同時(shí)控兩路，兩路的開關(guān)管在高頻下始終是導(dǎo)通和關(guān)斷的，所以電容上始終保持同時(shí)充電和放電，因此并聯(lián)時(shí)兩路電流始終保持相等。缺點(diǎn)是：變壓器存在漏感，將在原邊形成很大電壓尖峰，可能擊穿開關(guān)器件，且負(fù)載調(diào)整率差、電源效率低。同時(shí)，由于在整個(gè)系統(tǒng)中電源能量均由變壓器T儲(chǔ)存，體積較大，而且需要開氣隙。
圖為反激式DC/DC電路
接下來我們來看第二種設(shè)計(jì)思路。第二個(gè)DC-DC電源模塊并聯(lián)電路的設(shè)計(jì)中，采用了TI公司的PWM控制芯片TL494，驅(qū)動(dòng)P溝道MOS管IRF9630。TL494內(nèi)部集成兩個(gè)誤差放大器，通過反饋能對(duì)PWM信號(hào)的占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，內(nèi)部自帶5V基準(zhǔn)，這種方式能夠?qū)敵鲭妷簩?shí)現(xiàn)精確控制。
除了上面提及的兩種設(shè)計(jì)思路之外，還有第三種DC-DC電源模塊并聯(lián)電路的設(shè)計(jì)方案，那就是采用開關(guān)電壓調(diào)節(jié)芯片LM2596-ADJ實(shí)現(xiàn)多個(gè)電源模塊的并聯(lián)和均流輸出。LM2596能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。可調(diào)版本可以輸出小于37V的各種電壓。該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需外接少量元件，使用方便。
在詳細(xì)的對(duì)以上三種方案進(jìn)行介紹和分析之后，我們可以比較清楚的發(fā)現(xiàn)，雖然三種設(shè)計(jì)方法都能滿足電源效率不低于為60%,但是方案二需要使用PWM控制芯片TL494，所接外部器件比較多，而且需要自制高頻開關(guān)變壓器，性能無法得到保證。因此，在綜合比較之后，第三種采用LM2596芯片作為DC-DC模塊的主器件，具有可靠，穩(wěn)定的性能，改變外部電阻可以較好的控制，比較適合目前國內(nèi)的工業(yè)控制系統(tǒng)需求。
