基于LTC4350并聯均流技術應用研究

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(fā)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(tài)，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(tài)。

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(tài)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(wěn)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。

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(jiān)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(fā)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(wěn)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。

圖2　接通電源時GATE引腳電壓