怎樣實(shí)現DC-DC轉換器架構提升并聯(lián)操作

為了提升功率水平或提供冗余備份，設計師都會(huì )并聯(lián)多個(gè)供電器或DC/DC轉換器。無(wú)論他們選用的是哪一種并聯(lián)模式，均流是十分重要的考慮因素。因為備有均流的架構，可以減輕熱處理要求，改善瞬態(tài)反應，同時(shí)可以延長(cháng)同一數組內的模塊壽命。

目前兩種最常采用的并聯(lián)方法是驅動(dòng)器/倍增器(主/從)數組及DC耦合單線(xiàn)并聯(lián)，但兩者各有缺點(diǎn)，設計師需要一種可以兼備傳統并聯(lián)方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免它的缺點(diǎn)的方法。

有一種由具有智能的模塊組成的數組，利用單線(xiàn)AC連接模塊，在同一時(shí)間內只有一個(gè)模塊發(fā)出指令，可以滿(mǎn)足他們的需要，只需要用極簡(jiǎn)單的單線(xiàn)并聯(lián)架構，無(wú)論在正?；蛱厥獾沫h(huán)境下操作，整個(gè)數組便能提供極佳的瞬態(tài)反應及免噪聲干擾能力。

傳統并聯(lián)方法

大部分轉換器采取驅動(dòng)器/倍增器數組來(lái)提高功率，這種數組內通常有一個(gè)智能模塊(驅動(dòng)器)及一個(gè)或多個(gè)功率模塊(倍增器)。驅動(dòng)器用來(lái)設定及控制輸出電壓，而倍增器用來(lái)倍數級增大輸出功率。這只是一個(gè)單線(xiàn)控制循環(huán)，避免環(huán)內有環(huán)的復雜控制形成不穩的問(wèn)題，瞬態(tài)反應極佳。但這種方法不支持冗余備份或容錯，如驅動(dòng)器失效，整個(gè)數組便會(huì )停止工作。

DC耦合單線(xiàn)并聯(lián)：并聯(lián)兩只或以上模塊。每只模塊都有智能，能自動(dòng)調節輸出電壓，令數組內所有模塊都輸出相同的電流。這個(gè)方案可支持備份，但若其中一點(diǎn)出現失誤，輕的會(huì )失去均流功能;嚴重的可能損毀所有模塊。原因是，以單線(xiàn)并聯(lián)，模塊與模塊間通電，牽一發(fā)而動(dòng)全身。

新的單線(xiàn)線(xiàn)并聯(lián)方案

零電流開(kāi)關(guān)的DC-DC轉換器利用獨創(chuàng )的負載均分方法，克服了傳統方案的缺點(diǎn)。這種架構容許設計師利用AC耦合單線(xiàn)并聯(lián)提供更多功能。

采用零電流開(kāi)關(guān)架構，每只模塊都有能力在數組內作主導。輸出電壓最高的模塊，會(huì )傳送一個(gè)脈沖信號，指揮其他模塊同步工作。由于模塊是在零電流瞬間開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)周期傳送相等的能量，同步工作的模塊便自動(dòng)均流。碰到瞬變或其中一只模塊失效，另一只模塊的輸出電壓變?yōu)樽罡哒?，自?dòng)取代主導位置發(fā)出同步脈沖，不會(huì )影響總線(xiàn)輸出。

這種民主的同步均流數組實(shí)現了簡(jiǎn)單和無(wú)功耗的均流控制。它提供一個(gè)簡(jiǎn)便的方案，無(wú)須感應每個(gè)模塊的電流，然后個(gè)別調節電壓。模塊的脈沖信號同時(shí)容許設計師在并聯(lián)腳間使用電容或變壓器，做成DC絕緣耦合。這可避免導至供電失效的內部或外部因素影響其他模塊，加強容錯效能。這個(gè)架構的其他優(yōu)點(diǎn)包括優(yōu)良的瞬變反應和避免多層環(huán)路控制問(wèn)題。

利用這個(gè)AC信號(每只模塊都有的雙向接口，用來(lái)輸出及接收模塊間的信號)。進(jìn)一步改善系統的可靠性，設計師亦可以外加一些保護措施，即除了簡(jiǎn)單地把所有PR腳連上外，還可以把引腳電容耦合(圖2)，避免DC耦合或單線(xiàn)并聯(lián)等架構產(chǎn)生的潛在危機(因為單個(gè)模塊失效而影響整個(gè)數組，甚至損壞其他模塊)。如在每個(gè)模塊到總線(xiàn)間加上電容，也可避免上述問(wèn)題。

若數組內模塊距離很遠，或利用獨立電源工作，可以采用變壓器耦合變頻模塊來(lái)實(shí)現均流，見(jiàn)圖3。由于均流的信號是高頻率的脈沖信號，所以可用變壓器耦合。變壓器耦合的脈沖信號可以提供較強的共模噪聲免擾性，同時(shí)與主電源隔離，保持電壓在安全的低水平。這在需要機板對機板均分負載及備份的應用中特別有效。由于PR脈沖頻寬很窄，一個(gè)細小、低電容值的變壓器就足夠了。