均流技术在低压大电流开关电源中的应用

王晓琴

摘要：在低压大电流开关电源的设计中，由于输出电压比较小，而输出电流又较大，为了解决此问题，通常需要多相并联，在多相交错的DC/DC变换器中，存在着电流分配不均匀的问题，电流分配不均匀，就会使得某相电流过大而损坏，某相电流过小而不能正常的工作。针对这个问题，文章提出了用HIP6303和HIP6602B进行自动均流的技术，并对这种均流方法进行了详细的论述，通过理论和实验，验证了其均流的效果，由此得出该方案的可行性。

Abstract： In the design of low-voltage high-current switching power supply， due to the relatively small output voltage， and large output current， in order to solve this problem， heterogeneous parallel is usually needed. In multiphase crisscross DC/DC converter， there is a problem of non-uniform current distribution， which will cause too large current in one phase causing damage and too small current in another phase failing to work normally. Aiming at this problem， the paper proposes using the HIP6303 HIP6602B and automatic flow technology， and the flow method is introduced in detail. Through theory and experiment， its current sharing effect is verified， thus the feasibility of the scheme is obtained.

关键词：交错并联；Buck；DC/DC；均流

Key words： staggered parallel；Buck；DC/DC；current sharing

中图分类号：TG434.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）08-0226-02

0 引言

在多相交错并联的低压大电流的开关电源中，如果各个模块之间采取直接并联的方式，会出现电流分布不均匀的问题，为了解决这个问题，需要采取措施来使得各相之间的电流均衡的分配，同时，也可以使得各模块间的电压和电流的应力均衡的分配。在开关电源的设计过程中，为了使各个模块之间能够平均的分配电流，因此提出了均流技术。

1 均流方案的确定

在开关电源中应用均流技术，首要的原因是有很好的均流的效果，包括稳态和瞬态的均流效果；其次是可以使得并联的电源系统稳定，包括电流环和电压环的稳定。同时达到这两个效果，开关电源才能稳定的、可靠的工作。

直流开关电源的并联经常采用的均流方法有：主从设置法、最大电流自动均流法、外部控制电路法、下垂法及平均电流型自动均流法。

以上介绍的5种均流方法各有优、缺点，因此，选择合适的均流方案就变得十分重要。根据各模块之间是否相互联系，均流方法可以被分成两个大类：有源法和下垂法。采用均流母线，各模块之间有互相联系的均流方法，我们称之为有源法，如图1所示；各模块之间不存在母线，没有相互联系的均流的方法，我们称之为下垂法，如图2所示。

随着CPU的迅速发展，对其供电的电源要求电压越来越低，而电流要求越来越大。为了满足其可靠性高的要求，通常需要多个模块并联，下垂的控制方法，称为自适应电压调节方法，它利用输出电压随输出电流反向变化的特性，来实现阻抗的变化，以此来实现各模块的均流，有一定的均流效果，但只适用于电源要求不高的场合。有源法主要是由均流母线或控制方法组成的。均流母线是用来提供电流基准值，控制方法则是用来调节输出电压，此方法可以使各模块之间电流误差减小，提高调整率和均流的精度。综上所述，在文章的设计中采用无均流线的自动均流方法。

1.1 主电路

主电路采用四个Buck电路并联的形式，单个模块主电路参数为：输入电压7.2V，输出电压1.8，输出电流25A，电路工作在连续的模式，工作频率200kHz，滤波电感1.35μH，输出负载电阻为2mΩ，输出滤波电容12500μF，输出电压纹波0.02V。

1.2 控制电路

通过PWM控制芯片HIP6303和HIP6602B为Buck电路并联模块提供了一个精确的电压调节系统，满足了电流不断增长的需求，通过电压的调节，使得各路电流均匀分配，通过过电流的保护，实现多个通道的自动选择。HIP6602B属于双沟道控制器，可以同时驱动上管和下管，上管通过一个自举电路，防止了两管的直通现象。

实验中采用HIP6602B和HIP6303作为Buck电路并联模块的驱动电路，HIP6303可以得到四路互差的脉宽调制波，通过两个HIP6602B，从而形成四路脉宽调制脉冲，用来驱动Buck电路并联模块。为了降低损耗，在电路的设计过程中，采用了损耗较低MOSFET作为续流管。在VID0～VID4端输入二进制编码“0、1”，作为芯片的基准电压。HIP6602B和HIP6303组成的控制电路如图3所示。

2 实验结果

通过对四个并联模块进行分析验证，来实现四个Buck电路并联均流开关电路的输出。对输出电路进行仿真如图4所示。仿真结果如图5所示。

通过实验仿真结果分析，证明了该方法可以获得很好的均流效果，证明了该方法的可行性，从实验可以得出如下结论：

①这种无均流线的控制方法比较有效，可以很方便的实现均流的效果。

②控制方法相对简单。

参考文献：

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