高頻開關(guān)電源的并聯(lián)均流系統(tǒng)

摘要：介紹了高頻開關(guān)電源的控制電路和并聯(lián)均流系統(tǒng)?？刂齐娐凡捎肨L494脈寬調(diào)制控制器來產(chǎn)生PWM脈沖，用軟件的方式實現(xiàn)多電源并聯(lián)運(yùn)行時達(dá)到均流的方法。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；脈寬調(diào)制；均流

0 引言

模塊化是開關(guān)電源的發(fā)展趨勢，并聯(lián)運(yùn)行是電源產(chǎn)品大容量化的一個有效方案，可以通過設(shè)計N＋l冗余電源系統(tǒng)，實現(xiàn)容量擴(kuò)展。本系統(tǒng)是多臺高頻開關(guān)電源（1000A/15V）智能模塊并聯(lián)，電源單元和監(jiān)控單元均以AT89C51單片機(jī)為核心，電源單元的均流由監(jiān)控單元來協(xié)調(diào)，監(jiān)控單元既可以與各電源單元通信，也可以與PC通信，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 PWM控制電路

TL494是一種性能優(yōu)良的脈寬調(diào)制控制器，TL494由5V基準(zhǔn)電壓、振蕩器、誤差放大器、比較器、觸發(fā)器、輸出控制電路、輸出晶體管、空載時間電路構(gòu)成。其主要引腳的功能為：

腳1和腳2分別為誤差比較放大器的同相輸入端和反相輸入端；

腳15和腳16分別為控制比較放大器的反相輸入端和同相輸入端；

腳3為控制比較放大器和誤差比較放大器的公共輸出端，輸出時表現(xiàn)為或輸出控制特性，也就是說在兩個放大器中，輸出幅度大者起作用；當(dāng)腳3的電平變高時，TL494送出的驅(qū)動脈沖寬度變窄，當(dāng)腳3電平變低時,驅(qū)動脈沖寬度變寬；

腳4為死區(qū)電平控制端，從腳4加入死區(qū)控制電壓可對驅(qū)動脈沖的最大寬度進(jìn)行控制，使其不超過180°，這樣可以保護(hù)開關(guān)電源電路中的三極管。

振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波送到PWM比較器的反相輸入端，脈沖調(diào)寬電壓送到PWM比較器的同相輸入端，通過PWM比較器進(jìn)行比較，輸出一定寬度的脈沖波。當(dāng)調(diào)寬電壓變化時，TL494輸出的脈沖寬度也隨之改變，從而改變開關(guān)管的導(dǎo)通時間t_on，達(dá)到調(diào)節(jié)、穩(wěn)定輸出電壓的目的。脈沖調(diào)寬電壓可由腳3直接送入的電壓來控制,也可分別從兩個誤差放大器的輸入端送入,通過比較、放大,經(jīng)隔離二極管輸出到PWM比較器的正相輸入端。兩個放大器可獨立使用,如分別用于反饋穩(wěn)壓和過流保護(hù)等，此時腳3應(yīng)接RC網(wǎng)絡(luò)，提高整個電路的穩(wěn)定性。

如圖1所示，PWM脈沖的占空比有內(nèi)部誤差放大器EA₁來調(diào)制，而內(nèi)部誤差放大器EA₂則用來打開和關(guān)斷TL494，用于保護(hù)控制。腳2和腳15相連，并與公共輸出端腳3相連通，因腳3電位固定，所以，TL494驅(qū)動脈沖寬度主要由腳1（PWM調(diào)整控制端）來控制；腳16是系統(tǒng)保護(hù)輸入端，系統(tǒng)的過流、過壓、欠壓、過溫等故障以及穩(wěn)壓或穩(wěn)流切換時關(guān)斷信號都是通過腳16來控制。鋸齒波發(fā)生器定時電容C_T=0.01μF，定時電阻R_T=3kΩ，其晶振頻率f_osc==36.6kHz。內(nèi)部兩個輸出晶體管集電極（腳8和腳11）接＋12V高電平，其發(fā)射極（腳9和腳10）分別驅(qū)動V₁和V₂，從而控制S₁和S₂,S₃和S₄管輪流導(dǎo)通和關(guān)閉。

圖1 PWM控制電路

2 軟件介紹

2.1 電源單元和監(jiān)控單元的軟件

高頻開關(guān)電源單元主要有數(shù)據(jù)采集，電壓電流輸出給定，鍵盤和LED顯示，故障處理以及與監(jiān)控單元RS485通信等子程序組成。監(jiān)控單元主要有鍵盤和液晶顯示，EEPROM以及與電源單元和PC機(jī)RS485通信等子程序組成。EEPROM用于存放工作參數(shù)和其他不能丟失的信息，它采用X5045芯片，X5045有512字節(jié)，內(nèi)涵看門狗電路，電源VCC檢測和復(fù)位電路。

如果出現(xiàn)故障，電源單元立即做出相應(yīng)處理，并主動向監(jiān)控單元申請中斷，將故障數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控單元，監(jiān)控單元立即調(diào)用故障處理程序，如果故障嚴(yán)重將切除故障電源，并啟動備份電源，而且將故障情況傳送給PC機(jī)。

2.2 均流處理程序

高頻開關(guān)電源單元將各自的電壓和電流發(fā)送給監(jiān)控單元，監(jiān)控單元接收到各電源單元的電壓和電流信息后，馬上進(jìn)入均流判定處理程序。本程序?qū)⒏鶕?jù)均流精度的要求，計算出該由哪個電源單元進(jìn)行怎樣的調(diào)節(jié)以達(dá)到均流要求。該程序主要包括下面兩個模塊：第一個模塊主要完成電壓的檢查工作，發(fā)現(xiàn)電源單元電壓偏移超過要求，馬上進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，保證其電壓為要求值；第二個模塊用于進(jìn)行均流計算，該模塊將找出電流偏移平均值超過規(guī)定要求的電源單元，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。均流流程圖如圖2所示。

圖2 均流處理流程圖