电源模块的均流：基本原理、实现方法、电路仿真
手把手教你学会模块电源并联均流主从设置法
手把手教你学会模块电源并联均流主从设置法在昨天的技术文章介绍中，我们详细的分析了如何利用输出阻抗法实现模块电源并联均流。
然而，这种方法在实际工作中存在很多缺陷，这就需要工程师合理进行选择。
今天要为大家介绍的是利用主从设置法完成电源模块并联并实现均流的方式，希望能够通过本文的介绍，帮助工程师更好的完成多电源模块并联工作。
所谓的主从设置法，指的是在并联的n个变换器模块中，通过人为的程序制定，将这些电源其中的一个指定为主模块，而其余各模块跟从主模块分配电流，称为从模块。
该方法适用于有电流型控制的并联开关电源系统中，电流型控制是指开关电源模块中有电压控制和电流控制，电流环为内环，电压环为外环。
下图为n个变换器模块并联的主从控制原理图。
图为主从模块设置法均流控制原理图 从上图中我们可以很清楚的看到，图中每个电源模块珺为双环控制系统，在这种控制系统中，工程师将模块l设定为主模块并使其按电压控制规律工作，其余的n一1个模块按电流型控制方式工作。
vr为主模块的基准电压，Vf为输出电压反馈信号。
经过电压误差放大器，得到误差电压Ve，它是主模块的电流基准，与Vll（该参数反映主模块电流Il大小）比较后，产生控制电压Vc，控制调制器和驱动器工作。
主模块电流将按电流基准vc调制，即模块电流近似与ve成正比。
在完成并联设置后，各个从模块的电压误差放大器接成跟随器的形式，主模块的电压误差ve输入各跟随器，跟随器输出均为Ve，为从模块的电流基准，因此各个从模块的电流均按同一Vc值调制，与主模块电流基本一致，从而实现模块间的均流。
总结 在模块电源的并联均流设计中，采用主从模块设置法能够较好的保障机体实现稳定高效工作，且不会出现电流分配特性差等问题。
但是它也有一些缺点，那就是该均流法要求主从模块间必须有通讯联系，所以整个系统比较复杂。
且如果主模块失效，则整个电源系统不能工作，因此可靠性取决于主模块，只能均流，不适用于构成冗余并联系统。
电源模块均流电路
电源模块均流电路
电源模块均流电路是一种用于提供恒定电流的电路，它可以保证在负载端获得稳定的电流输出，无论负载的变化情况如何。
电源模块均流电路一般由以下几个主要部分组成：
1. 电源模块：负责提供稳定的电压输出。
2. 电流控制元件：负责控制电路中的电流大小。
3. 反馈回路：用于监测负载电流，并根据需要调节电流控制元件。
4. 输入、输出接口：用于连接电源模块和负载。
在工作时，电源模块将稳定电压输出给电路中的电流控制元件。
电流控制元件通过控制电压降或阻抗来调节电流大小，从而保持电路中的电流稳定。
同时，反馈回路会监测负载电流，并通过与电流控制元件的比较，调节电流控制元件的工作状态，使其能够保持输出恒定。
电源模块均流电路常用于对负载电流要求较高、对输出电流稳定性要求较高的场合，如激光器、LED照明等领域。
模块电源的并联均流技术
主要内容
一，概述 二，常用并联均流技术 三，应用实例 四，注意事项
一，概述
为什么要并联？
扩容：满足大功率电源系统的负载功率要 求。 冗余：某一个单元电源损坏后整个电源系 统的输出还有足够的负载能力
提高电源系统的工作可靠性
一，概述
早期并联的方法：
功耗大 压降大 可能有环流
V s1 V s 2 V o1 V o 2 V o R2 Vo I o1 R1 R 2 RL Io 2 R 1 V o R1 R 2 RL
Io 2
I o1
Io
电压初始设定相等，外特性斜率不等
二，常用均流技术介绍
空载有环 流
V s1 V s 2 R1 R 2 R V s1 V o I o1 R Io 2 V s 2 V o R
电压初始设定不等，外特性斜率相等
二，常用均流技术介绍
外特性“软化”实现近似均流
Vo
Vo
Vo
Vo
V o
V o
O
I o 2 I o 2
I o 1
I o1
Io
O
I o 2 I o 2
I o 1 I o1
Io
改变斜率
二，常用均流技术介绍
“软化”实现：
串电阻，功耗大； 检测电流信号，控制驱动脉宽
A N G D 5 S A E D V HRA J 1 U0 31 R06 34 1 4 1 23 D0 35 B W6 T A 5L 1 2 1
IS V 5 1
9 1 0
L 34 R M2 D
L 34 R M2 D 1 3 1 8 R07 34
开关电源串联均流方法是哪些？一篇经验之谈错过损失超大(民熔)
开关电源串联均流方式有哪些在实际应用中，往往由于一台直流稳定电源的输出参数（如电压、电流、功率）不能满足要求，而满足这种参数要求的直流稳定电源，存在重新开发、设计、生产的过程，势必加大电源的成本、延长交货时间、影响工程进度。
因此在实用中往往采用模块化的构造方法，采用一定规格系列的模块式电源，按照一定的串联或并联方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。
1、最大电流自动均流法（民主均流法，自动主/从控制法）（1）工作原理电阻R用一个二极管代替，二极管正端接a，负端接b。
这样只有当n个单元中输出电流最大的一个电流放大器输出才能使二极管导通，从而影响均流母线电压，进而达到该单元均流调节作用。
这种方法一次只有一个单元参与调节工作。
（2）特点·在这种均流方式下，参与调节的单元由n个单元中的最大输出电流单元决定，一次只有这个最大输出电流单元工作，这个最大电流单元是随机的，所以有人把这种均流方法叫做“民主均流法”。
又由于一旦最大均流单元工作，它处于主控状态，别的单元则处于被控状态，因此又有人把这种方法叫做“自动主/从控制法”。
·由于二极管总有正向压降，因而主单元均流总有误差，而从单元的均流效果是较好的。
美国优尼则公司的UC3907集成均流控制芯片就工作在这种方式下。
最大均流法的特点和平均电流法的特点相似。
2、平均电流型自动负载均流法（自动均流）这种均流方式采用一个窄带电流放大器，输出端通过阻值为R的电阻连到均流母线上，n个单元采用n个这种结构。
特点·均流效果较好，易实现准确均流。
·在具体使用中，如出现均流母线短路或接在母线上的一个单元不工作时，母线电压下降，将使每个单元输出电压下调，甚至达到下限，以致造成故障。
并且当某一模块的电流上升至Iomax时，电流放大器输出电流也达到极限值，同时致使其它单元输出电压自动下降。
·可以构成冗余系统，均流模块数理论上可以不限。
开关电源并联均流技术工作原理及特点
开关电源并联均流技术工作原理及特点摘要：本文主要讨论几种常用的开关电源并联均流技术，阐述其工作原理及特点。
关键词：均流主从控制电源内阻1引言在实际应用中，往往由于一台直流稳定电源的输出参数（如电压、电流、功率）不能满足要求，而满足这种参数要求的直流稳定电源，存在重新开发、设计、生产的过程，势必加大电源的成本、延长交货时间、影响工程进度。
因此在实用中往往采用模块化的构造方法，采用一定规格系列的模块式电源，按照一定的串联或并联方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。
但是电源输出参数的扩展，仅仅通过简单的串、并联方式还不能完全保证整个扩展后的电源系统稳定可靠的工作。
不论电源模块是扩压还是扩流，均存在一个“均压”、“均流”的问题，而解决方法的不同，对整个电源扩展系统的稳定性、可靠性都有很大的影响。
由于目前稳定电源输出扩流应用较多，本文仅讨论开关电源并联均流技术。
均流的主要任务是：（1）当负载变化时，每台电源的输出电压变化相同。
（2）使每台电源的输出电流按功率份额均摊。
2提高系统可靠性方法（1）在电源并联扩流过程中，为了提高系统工作稳定性，可采用N＋m冗余的方法。
其中m表示冗余份数，m值越大，系统工作可靠性越高，但是系统成本也相应增加。
（2）采用均流技术保证系统正常工作。
在电源并联扩流中，应用较为广泛的办法是自动均流技术。
它通过取样、电子控制调节环路来保证整个系统的输出电流按每个单元的输出能力均摊，以达到既充分发挥每个单元的输出能力，又保证每个单元可靠工作的目的。
（3）均流技术应满足条件：·所有电源模块单元应采用公共总线。
·整个系统应有良好的均流瞬态响应特性。
·整个并联输出扩流系统有一个公共控制电路。
（4）常用的几种并联均流技术：·改变单元输出内阻法（斜率控制法）·主/从控制法（master/slave）·外部控制电路法·平均电流型自动负载均流法·最大电流自动均流法（自动主/从法、民主均流法）·强迫均流法3关于均流技术中常用的一些概念3．1稳压源（CV）电路框图和特性曲线分别如图1（a）、（b）所示，输出电压UO=RFUREF/R1（a）（b）图13．2稳流源（CC）电路框图和特性曲线分别如图2（a）、（b）所示，输出电流IO=RFUREF/（RSR1）（a）（b）图23．3CV/CC（恒压/恒流交叠）特性曲线如图3所示图34常用几种均流技术的工作原理4.1改变单元输出内阻法（斜率控制法、电压下垂式、输出特性斜率控制式）实现方式：·UO固定，改变斜率·斜率固定，改变输出电压（1）工作原理和特性曲线（a）（b）图4见图4（a）、（b），图中△Imax=△UOImax/△Uslope，内阻RO=△UO/△IO当单元输出电流IO1增加时，IO1在电流检测电阻RS上的压降增加，致使A1输出电压增加，与单元电压反馈信号Uf叠加后送至A2反相输入端，经A2放大后输出Ur变负，利用这个Ur电压控制单元输出电流，从而实现均流。
dcdc电源模块并联均流
dcdc 电源模块并联均流DC/DC，表示的是高压（低压）直流电源变换为低压（高压）直流电源。
例如车载直流电源上接的DC/DC 变换器是把高压的直流电变换为低压的直流电。
什幺是DC（Direct Current）呢？家庭用的220V 电源是交流电源（AC）。
若通过一个转换器能将一个直流电压（3.0V）转换成其他的直流电压（1.5V 或5.0V），我们称这个转换DCDC 原理器为DC/DC 转换器，或称之为开关电源或开关调整器。
DCDC 的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DCDC 转换器。
具体是指通过自激振荡电路把输入的直流电转变为交流电，再通过变压器改变电压之后再转换为直流电输出，或者通过倍压整流电路将交流电转换为高压直流电输出。
利用多个DC-DC 模块电源并联均流并实现输出电压的稳定保持，是工程师在实际操作中比较常见的工作之一。
此前我们曾经为大家介绍过多种不同的并联均流技术，那幺这些技术在实际应用的过程中应该如何进行选择？下面我们将会通过一个案例进行实例说明，看在实际操作中怎样选择最恰当的并联均流输出方法。
在本案例中，我们要求设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W、8V 的DC-DC 电源模块构成的并联供电系统，其具体的电路系统设计如下图所示：在该案例中，具体的设计要求主要有一下四个方面：调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.0±0.4V；额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60%；调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO=1.0A 且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。
具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为4.5A。
依据上述的设计要求，我们开始选择相应的多个DC-DC 电源模块并联均流输出方案。
电路设计必看 CCM模块电源并联均流原理分析
电路设计必看CCM模块电源并联均流原理分析
提起CCM模式，相信很多工程师必然不会陌生。
在模块电源以及适配器等电子产品的设计过程中，一个很重要的环节就是要进行电感电流连续模式（CMM）下工作稳定性的检测。
今天我们将要进行的是CCM模块电源并联均流技术分析，看CCM工作模块是如何完成并联电路设置的。
在电路系统的设置中，我们可以看到，CCM电源模块可以等效为一个理想电压源和阻值很小的输出电阻串联而成的高性能电压源，其作用也与高性能电压源类似。
将两个CCM工作模块直接并联，其等效电路如图1所示。
如果每个模块参数相同，即理想电压源和输出电阻都相等，则每个模块均匀承担总输出电流亦即模块间自然实现均流。
图1 两模块并联等效电路
在完成CCM模块的并联连接后，我们就可以进行性能测试和曲线检测了。
下图中，图2为两个CCM工作模块直接并联输出特性曲线，通过曲线图我们可以看到其输出电阻值较小，这也就意味着理想电压源值较高的模块将输出大部分负载电流。
由此我们可以得出一个结论，那就是模块输出电阻越小，其输出特性斜率越大，并联后均流性能越差。
如图3所示，我们可以增大各并联模块输出电阻，使它们输出特性斜率减小。
通过这一方法，能够有效地改善并联均流性能，但同样的这一方法也会相应的造成系统效率下降，尤其在要求输出大电流场合，会使并联系统输出电压调节特性变差。
工程师在电路系统设计时应当及时注意以上问题，并采取相应的控制措施。
图2 两模块直接并联输出特性。
电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
1 概述
随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求。
若采用多个电源模块并联供电，如图1所示，就不但可以提供所需电流，而且还可以形成N＋m冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得。
图1 多个电源模块并联供电框图
但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块过轻。
这将使系统的稳定性降低，会给我们的生产和生活带来严重的后果，而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。
国外有资料表明，电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温（25℃）时的1/6。
因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。
本文从均流电路的拓扑结构出发，介绍几种传统的并联均流方案，对于其他均流方案（比如按热应力自动均流法），暂不做讨论。
对于文中提到的每一种均流方法，都做了详细的介绍，并结合简单电路图，讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。
在文章的最后部分，对并联均流的发展做了简单的展望。
2N＋m冗余结构的好处
采用N＋m冗余结构运行，可以提高系统稳定性。
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电源模块的均流：基本原理、实现方法、电路仿真
在很多大电流输出的场合，为了提高系统的可靠性，比较常用的一个方法就是采用热备份——多个电源模块并联使用。
每个电源模块还具备在线插拔的功能。
以便于拆卸和维修、维护。
但是我们知道，每个电源模块的内阻是略有不同的，而输出电压也不可能做到完全一致。
故而，稳压输出的电压源是不可以直接并联的，或者是即便并联了，每个模块的输出功率各不相同。
有可能会出现闲的闲死，忙的忙死的现象——有的模块在超负荷工作，损耗发热都比较厉害，寿命会降低。
而有的工作于轻载，甚至都没有进入较好的工作状态（例如移相全桥，轻载时不容易实现软开关），也对电源健康不利。
这时候，我们需要一种手段，让各模块输出功率基本相同。
这种把负载平均分配到各模块的手段，我们称之为均流。
均流的方法有很多种，例如：
1，输出阻抗法，又叫下垂法、倾斜法、电压调整率法。
是通过调节电源的输出内阻的方式来实现的。
这个方法的特点是简单。
但最大的缺点是电压调整率差。
2，主从设置法，人为的在并联的模块中选一个主模块，别的模块的输出向这个模块靠拢。
最大的问题是，如果主模块失效，那么整个电源系统都不能工作了。
3，平均电流自动均流法，把各模块的电流采样放大后通过一个电阻连到公用的均流母线上，大家按照均流母线上的平均电压来实现调整完成均流。
平均电流自动均流法可以实现精确均流，但如果均流母线发生短路，或者某个模块发生故障，母线电压下降会使各模块电压下调。
4，最大电流自动均流法，又叫自动主从均流、民主均流，在所有并联模块中，输出电流最大的那个模块自动成为主模块，其他模块的输出向这个模块靠拢。
5，还有其他很多方法，例如热应力自动均流、外加均流控制器的均流等等。
目前应用比较广泛的是最大电流自动均流法，有专门为这设计的IC，例如UC3907等。
但是在这里，我不打算用专用IC，仅采用普通的运放，来尝试实现此功能。
采用ORCAD来仿真。
具体的工作原理其实很简单，就是把本模块的电流采样值和均流的值进行误差放大，然后用误差放大器的值去调节电压反馈环路的值，使输出电压发生变化，以调节本模块的输出电流，使电流反馈值与均流母线的值相同，从而实现了最大电流自动均流。
下面的图，就是单个模块内部的均流电路，U1A是电压误差放大器，U2A是电压采样的电压跟随器，U3A是电流采样放大器，把采集到的电流信号，反向放大100倍为正电压信号，U4A为均流误差放大器，U5A为电压跟随器，将本模块输出电流的采样信号输出到均流母线上，但此电压跟随器稍微有点变化，就是如果均流母线上的电压比本模块的电流采样信号的电压高的话，那么本模块的信号就不会输出到母线上。
所以，母线上的电压信号，永远是输出电流最大的那个模块的。
此外，还有一个模型E，这是一个把输出电压放大的模块，此处用来作为电源变换器来使用，将电压误差放大器的输出信号放大作为输出，增益设置为10。
负载，我用了一个9A的电流源来模拟恒流负载。
好，我们把图中中间带着运放的这部分电路，再复制两份，贴在同一电路图中。
然后，在其中一个模块的输出上反串联一个电压源，用将这个电压源慢慢升高的方法来模拟此电源模块出故障了的过程，来尝试观察其他的模块是否可以继续保持均流。
当然，如果大家有更好的模拟方法，也可以提出来一起研究。
电路复制后，要选择菜单里的windows->xxx.opj，进入OPJ管理窗口，然后选择标签Hierarchy，点击schematic1，再选菜单TOOLS->annotate，弹出Annotate对话框，在action项选择Unconditional reference update，点击OK。
再从菜单windows回到电路图窗口，进行直流扫描仿真，设定我们反串的电压源从0V扫描到5V，步长0.01V。
进行仿真，放上电流探头，
看仿真结果
可以看到，在反串的电压源电压从0变化到3V的过程中，由于电路的调节功能，模块的输出还是能保持均流的。
随后由于模拟反串电压源的电压升高，超出了电路的调节能力，模块的输出电流开始下降，而另外两个模块的输出开始上升，对于那两个正常模块来说，电流还是均衡的。
等到故障模块彻底不输出电流了，负载电流完全由两个正常模块平均提供。
改变图1中的R20的阻值，可以改变均流误差放大器对输出电压调节的能力。
如果我们将每个模块的这个电阻改为3K，重新做一次仿真，再看电流波形，就可以看出来，在反串电压源从0到5V变化的整个范围，所有模块依然可以均流输出。
欢迎大家参与讨论，提出意见和建议！。