《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置：首頁 > 模擬設(shè)計 > 設(shè)計應(yīng)用 > 基于UCC29002的電源均流電路設(shè)計
基于UCC29002的電源均流電路設(shè)計
來源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第1期
劉天翔，鄒曉漁，戴錢坤
中航雷達(dá)與電子設(shè)備研究院，江蘇 無錫214063
摘要： 介紹了常用的均流方法，選擇最大電流自動均流法，采用UCC29002設(shè)計了電源的均流控制電路。該均流電路結(jié)構(gòu)簡單、均流效果好、可靠性高、應(yīng)用范圍廣。通過兩臺模塊電源并聯(lián)實驗，驗證了該均流電路的有效性。
中圖分類號： TN86
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)01-0048-03
Design of current-sharing circuit for power supply module based on UCC29002
Liu Tianxiang，Zou Xiaoyu，Dai Qiankun
Avic Radar and Avionics Institute, Wuxi 214063，China
Abstract： This paper introduces the common current sharing methods, chooses the maximum current automatic current-sharing technique, and uses the controller UCC29002 to design the current-sharing circuit. The control circuit has the advantages of simple peripheral circuit, good average current sharing effect, high stability and wide application. Experiments are made on two modules, the results show the control circuit runs well.
Key words : power supply；parallel current sharing；maximum current automatic current-sharing method；control chip

    在分布式電源系統(tǒng)中，并聯(lián)工作的各個電源模塊特性不可能完全一致，如不采取措施可能會導(dǎo)致某個模塊承受較大的電流壓力，引起該模塊甚至整個系統(tǒng)的故障[1-2]。因此，在多模塊并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中必須引入有效的均流控制策略，從而使各模塊均勻地承擔(dān)負(fù)載功率，提高系統(tǒng)的可靠性。

    目前，開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法有：輸出阻抗法、主從均流法、平均電流自動均流法、最大電流自動均流法和外加均流控制器法等[3]，其中最大電流自動均流法因其均流精度高、負(fù)載調(diào)整率高、動態(tài)響應(yīng)好、易于實現(xiàn)冗余的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。其工作原理是：在n個并聯(lián)的模塊中，輸出電流最大的模塊，將自動成為主模塊，其余的模塊則為從模塊。各從模塊的電壓誤差依次被整定，以校正負(fù)載電流分配的不均衡。采用這種方法可以較好地實現(xiàn)冗余，不會因某一個模塊的故障而影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行[4]。
1 均流控制芯片UCC29002簡介
    UCC29002是根據(jù)最大電流自動均流法開發(fā)的8引腳均流控制器，它提供了多個獨(dú)立電源或者DC/DC模塊并聯(lián)均流所需的所有功能。其主要特點(diǎn)是[5]：
    (1)精度高：全負(fù)載范圍均流誤差小于1%；
    (2)可高端和低端檢測電流；
    (3)超低失調(diào)電壓的電流檢測放大器；
    (4)全量程可調(diào)節(jié)；
    (5)均流總線對地短路或接電源正極短路保護(hù)；
    (6)小尺寸8管腳MSOP封裝，外圍器件少；
    (7)工作溫度范圍：-40°～+105°。
    圖1為UCC29002內(nèi)部框圖。其均流過程為：電流檢測電阻在模塊電源的輸出端檢測到一個與模塊電源輸出電流成比例的信號，送入電流檢測放大器，而電流檢測放大器的輸出與模塊電源的輸出電流成正比例，且作為輸入信號供給均流驅(qū)動放大器的正輸入端。由于均流驅(qū)動放大器增益為1，所以均流驅(qū)動放大器與電流檢測放大器的輸出電壓相等。當(dāng)該電壓相對于所有模塊電源的電位為最高時，則該電源模塊稱為主模塊，主模塊均流驅(qū)動放大器的輸出決定了均流母線電壓。其他模塊電源成為從模塊，由于串聯(lián)在均流驅(qū)動放大器輸出端的二極管的作用，從模塊的均流驅(qū)動放大器輸出不與均流母線相通。

    誤差放大器穩(wěn)定狀態(tài)的輸出電壓是電流檢測放大器的輸出與均流檢測放大器輸出電壓差的函數(shù)，當(dāng)工作在主模塊狀態(tài)時電壓差為零。為確保誤差放大器正確的輸出狀態(tài)，有25 mV的偏置電壓串聯(lián)在它的反向輸入端，以增加主從模塊之間的轉(zhuǎn)換裕度。同時將確保工作在主模塊狀態(tài)的誤差放大器輸出為零，但所有的從模塊均產(chǎn)生非零的誤差電壓，該誤差電壓與各模塊電源電流檢測放大器的輸出和母線電壓之差成比例的。
    誤差電壓用來調(diào)整模塊電源的輸出電壓，以平衡所有并聯(lián)模塊電源的負(fù)載電流，這是通過調(diào)整放大器和緩沖三極管來實現(xiàn)的。調(diào)整放大器輸出的誤差信號用于驅(qū)動緩沖三極管。誤差信號定義為iADJ，通過iADJ改變RADJUST上的電壓來調(diào)節(jié)模塊電源的輸出電壓，從而實現(xiàn)模塊電源間的均流。
    誤動作保護(hù)單元通過比較CSO和LS端的值防止均流總線對地短路或接電源正極短路。當(dāng)控制芯片發(fā)生故障時，通過控制調(diào)整放大器啟動和調(diào)整邏輯單元，防止輸出錯誤的調(diào)節(jié)信號，實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護(hù)。

 


2 自動均流控制電路設(shè)計
2.1 電路設(shè)計
    以兩臺輸出直流電壓28 V，額定輸出電流20 A的模塊電源并聯(lián)工作為例。UCC29002均流控制器應(yīng)用電路如圖2所示。設(shè)計中UCC29002的工作電壓由模塊電源提供。

2.2.4 確定誤差放大器補(bǔ)償
    CEAO和REAO作為誤差放大器的補(bǔ)償元件，其取值涉及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了避免均流控制環(huán)與電壓控制環(huán)之間相互干擾，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，均流控制環(huán)的交越頻率應(yīng)不超過電壓控制環(huán)穿越頻率的十分之一。CEAO和REAO可由下式計算：

內(nèi)，滿足國標(biāo)要求。

    最大電流自動均流法通過微調(diào)輸出電壓，實現(xiàn)模塊間的負(fù)載均衡，實際上就是犧牲恒壓精度獲取電流分配誤差指標(biāo)。此外，為防止并聯(lián)系統(tǒng)中電源模塊故障或短路時電流反灌，并聯(lián)的電源模塊需要連入OR-ing管。而OR-ing管的功耗和導(dǎo)通壓降也會對電源性能產(chǎn)生影響。如何兼顧輸出電壓精度和均流誤差精度，仍需要進(jìn)一步研究和完善。
參考文獻(xiàn)
[1] 韋聰穎，張波.開關(guān)電源并聯(lián)運(yùn)行及其均流技術(shù)[J].電氣自動化，2004，26（2）：3-5.
[2] HSIN H H，HORNG C K.Improved current sharing performance by dynamic droop scaling technique in multiple power systems[J].IEEE Transaction.On Power Electronics Specialists Conference，2007，17(6)：189-190.
[3] 施三保.開關(guān)電源的分布式并聯(lián)均流技術(shù)概述[J].船電技術(shù)，2006，6（2）：19-23.
[4] 王宇飛.基于最大電流法的DC/DC變換器并聯(lián)系統(tǒng)研究[D].中國科學(xué)院，2004.
[5] Texas Instruments.Application note.UCC29002 advanced 8-pin load-share controller[M].2008.

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。