怎樣實(shí)現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換器架構(gòu)提升并聯(lián)操作

為了提升功率水平或提供冗余備份，設(shè)計(jì)師都會(huì)并聯(lián)多個(gè)供電器或DC/DC轉(zhuǎn)換器。無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?yàn)閭溆芯鞯募軜?gòu)，可以減輕熱處理要求，改善瞬態(tài)反應(yīng)，同時(shí)可以延長(zhǎng)同一數(shù)組內(nèi)的模塊壽命。

目前兩種最常采用的并聯(lián)方法是驅(qū)動(dòng)器/倍增器(主/從)數(shù)組及DC耦合單線并聯(lián)，但兩者各有缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)師需要一種可以兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)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(shù)組，利用單線AC連接模塊，在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)模塊發(fā)出指令，可以滿足他們的需要，只需要用極簡(jiǎn)單的單線并聯(lián)架構(gòu)，無論在正?；蛱厥獾沫h(huán)境下操作，整個(gè)數(shù)組便能提供極佳的瞬態(tài)反應(yīng)及免噪聲干擾能力。

傳統(tǒng)并聯(lián)方法

大部分轉(zhuǎn)換器采取驅(qū)動(dòng)器/倍增器數(shù)組來提高功率，這種數(shù)組內(nèi)通常有一個(gè)智能模塊(驅(qū)動(dòng)器)及一個(gè)或多個(gè)功率模塊(倍增器)。驅(qū)動(dòng)器用來設(shè)定及控制輸出電壓，而倍增器用來倍數(shù)級(jí)增大輸出功率。這只是一個(gè)單線控制循環(huán)，避免環(huán)內(nèi)有環(huán)的復(fù)雜控制形成不穩(wěn)的問題，瞬態(tài)反應(yīng)極佳。但這種方法不支持冗余備份或容錯(cuò)，如驅(qū)動(dòng)器失效，整個(gè)數(shù)組便會(huì)停止工作。

DC耦合單線并聯(lián)：并聯(lián)兩只或以上模塊。每只模塊都有智能，能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，令數(shù)組內(nèi)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(xiàn)失誤，輕的會(huì)失去均流功能;嚴(yán)重的可能損毀所有模塊。原因是，以單線并聯(lián)，模塊與模塊間通電，牽一發(fā)而動(dòng)全身。

新的單線線并聯(lián)方案

零電流開關(guān)的DC-DC轉(zhuǎn)換器利用獨(dú)創(chuàng)的負(fù)載均分方法，克服了傳統(tǒng)方案的缺點(diǎn)。這種架構(gòu)容許設(shè)計(jì)師利用AC耦合單線并聯(lián)提供更多功能。

采用零電流開關(guān)架構(gòu)，每只模塊都有能力在數(shù)組內(nèi)作主導(dǎo)。輸出電壓最高的模塊，會(huì)傳送一個(gè)脈沖信號(hào)，指揮其他模塊同步工作。由于模塊是在零電流瞬間開關(guān)，每個(gè)開關(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)樽罡哒撸詣?dòng)取代主導(dǎo)位置發(fā)出同步脈沖，不會(huì)影響總線輸出。

這種民主的同步均流數(shù)組實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單和無功耗的均流控制。它提供一個(gè)簡(jiǎn)便的方案，無須感應(yīng)每個(gè)模塊的電流，然后個(gè)別調(diào)節(jié)電壓。模塊的脈沖信號(hào)同時(shí)容許設(shè)計(jì)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(dǎo)至供電失效的內(nèi)部或外部因素影響其他模塊，加強(qiáng)容錯(cuò)效能。這個(gè)架構(gòu)的其他優(yōu)點(diǎn)包括優(yōu)良的瞬變反應(yīng)和避免多層環(huán)路控制問題。

利用這個(gè)AC信號(hào)(每只模塊都有的雙向接口，用來輸出及接收模塊間的信號(hào))。進(jìn)一步改善系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)師亦可以外加一些保護(hù)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耦合或單線并聯(lián)等架構(gòu)產(chǎn)生的潛在危機(jī)(因?yàn)閱蝹€(gè)模塊失效而影響整個(gè)數(shù)組，甚至損壞其他模塊)。如在每個(gè)模塊到總線間加上電容，也可避免上述問題。

若數(shù)組內(nèi)模塊距離很遠(yuǎn)，或利用獨(dú)立電源工作，可以采用變壓器耦合變頻模塊來實(shí)現(xiàn)均流，見圖3。由于均流的信號(hào)是高頻率的脈沖信號(hào)，所以可用變壓器耦合。變壓器耦合的脈沖信號(hào)可以提供較強(qiáng)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(jī)板對(duì)機(jī)板均分負(fù)載及備份的應(yīng)用中特別有效。由于PR脈沖頻寬很窄，一個(gè)細(xì)小、低電容值的變壓器就足夠了。