DC/DC,表示的是高壓(低壓)直流電源變換為低壓(高壓)直流電源。例如車載直流電源上接的DC/DC變換器是把高壓的直流電變換為低壓的直流電。
什么是DC(Direct Current)呢?家庭用的220V電源是交流電源(AC)。若通過一個轉換器能將一個直流電壓 (3.0V)轉換成其他的直流電壓(1.5V或5.0V),我們稱這個轉換DCDC原理器為DC/DC轉換器,或稱之為開關電源或開關調整器。
DCDC的意思是直流變(到)直流(不同直流電源值的轉換),只要符合這個定義都可以叫DCDC轉換器。
具體是指通過自激振蕩電路把輸入的直流電轉變?yōu)榻涣麟?,再通過變壓器改變電壓之后再轉換為直流電輸出,或者通過倍壓整流電路將交流電轉換為高壓直流電輸出。
利用多個DC-DC并實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定保持,是工程師在實際操作中比較常見的工作之一。此前我們曾經為大家介紹過多種不同的并聯(lián)均流技術,那么這些技術在實際應用的過程中應該如何進行選擇?下面我們將會通過一個案例進行實例說明,看在實際操作中怎樣選擇最恰當?shù)牟⒙?lián)均流輸出方法。
在本案例中,我們要求設計并制作一個由兩個額定輸出功率均為16W、8V的DC-DC電源模塊構成的并聯(lián)供電系統(tǒng),其具體的電路系統(tǒng)設計如下圖所示:
在該案例中,具體的設計要求主要有以下四個方面:調整負載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài),供電系統(tǒng)的直流輸出電壓UO=8.0±0.4V;額定輸出功率工作狀態(tài)下,供電系統(tǒng)的效率不低于60%;調整負載電阻,保持輸出電壓UO=8.0±0.4V,使兩個模塊輸出電流之和IO=1.0A且按I1:I2=1:1模式自動分配電流,每個電源模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大于5%。具有負載短路保護及自動恢復功能,保護閾值電流為4.5A。
依據(jù)上述的設計要求,我們開始選擇相應的多個DC-DC電源模塊并聯(lián)均流輸出方案。這里共提供了三種方案進行參考。首先我們來看方案一。方案一的設計是,工程師分別采用兩片TL494來為兩路電源提供PWM,當兩路并聯(lián)時,利用其中一片TL494的一個內部誤差放大器對電壓進行調節(jié),使其輸出穩(wěn)定在8V。利用兩片高精度差動放大器INA133對兩路電源的電流進行取樣,將取樣電壓分別送入另一片TL494的一個內部誤差放大器的正負輸入端,通過兩片TL494的內部誤差放大器進行電流電壓復合負反饋,從而進行穩(wěn)壓并實現(xiàn)均流。為了電路工作穩(wěn)定,使誤差放大器工作在閉環(huán)狀態(tài),此時通過調整誤差放大器的放大倍數(shù)即可調節(jié)均流精度,但由于誤差放大器的放大倍數(shù)有限,只能近似實現(xiàn)均流。
在針對以上兩種方案進行了實際分析后,我們再來看第三種方案,即使用主從均流法實現(xiàn)多個電源模塊的均流輸出。主從法的均流思想是在并聯(lián)電源系統(tǒng)中,人為的指定一個模塊為主模塊,直接連接到均流母線,其余的為從模塊,從母線上獲取均流信號主模塊工作于電壓源方式,從模塊的誤差電壓放大器接成跟隨器的形式,工作于電流源方式。因為系統(tǒng)在統(tǒng)一的誤差電壓下調整,模塊的輸出電流與誤差電壓成正比,所以不管負載電流如何變化,各模塊的電流總是相等。采用這種均流方法,精度高,控制結構簡單,模塊間聯(lián)線少,易于拓展為多路。缺點是一旦主模塊出現(xiàn)故障,整個系統(tǒng)將癱瘓。
通過對以上三個方案的簡要分析,結合了開頭所提供的設計要求和設計圖紙,我們可以很清晰的看出,第三種DC-DC模塊電源并聯(lián)均流輸出的設計方法的電路結構相對簡單,不用使用軟件算法,直接由硬件來實現(xiàn)。速度快且精度高,控制結構很簡單,所以最終我們選擇方案三來實現(xiàn)均流控制。