电源模块的均流——基本原理、实现方法、电路仿真

在很多大电流输出的场合，为了提高系统的可靠性，比较常用的一个方法就是采用热备份——多个电源模块并联使用。每个电源模块还具备在线插拔的功能。以便于拆卸和维修、维护。

但是我们知道，每个电源模块的内阻是略有不同的，而输出电压也不可能做到完全一致。故而，稳压输出的电压源是不可以直接并联的，或者是即便并联了，每个模块的输出功率各不相同。有可能会出现闲的闲死，忙的忙死的现象——有的模块在超负荷工作，损耗发热都比较厉害，寿命会降低。而有的工作于轻载，甚至都没有进入较好的工作状态（例如移相全桥，轻载时不容易实现软开关），也对电源健康不利。

这时候，我们需要一种手段，让各模块输出功率基本相同。这种把负载平均分配到各模块的手段，我们称之为均流。

均流的方法有很多种，例如：

1，输出阻抗法，又叫下垂法、倾斜法、电压调整率法。是通过调节电源的输出内阻的方式来实现的。这个方法的特点是简单。但最大的缺点是电压调整率差。

2，主从设置法，人为的在并联的模块中选一个主模块，别的模块的输出向这个模块靠拢。最大的问题是，如果主模块失效，那么整个电源系统都不能工作了。

3，平均电流自动均流法，把各模块的电流采样放大后通过一个电阻连到公用的均流母线上，大家按照均流母线上的平均电压来实现调整完成均流。平均电流自动均流法可以实现精确均流，但如果均流母线发生短路，或者某个模块发生故障，母线电压下降会使各模块电压下调。

4，最大电流自动均流法，又叫自动主从均流、民主均流，在所有并联模块中，输出电流最大的那个模块自动成为主模块，其他模块的输出向这个模块靠拢。

5，还有其他很多方法，例如热应力自动均流、外加均流控制器的均流等等。

目前应用比较广泛的是最大电流自动均流法，有专门为这设计的IC，例如UC3907等。但是在这里，我不打算用专用IC，仅采用普通的运放，来尝试实现此功能。采用ORCAD来仿真。

具体的工作原理其实很简单，就是把本模块的电流采样值和均流的值进行误差放大，然后用误差放大器的值去调节电压反馈环路的值，使输出电压发生变化，以调节本模块的输出电流，使电流反馈值与均流母线的值相同，从而实现了最大电流自动均流。

下面的图，就是单个模块内部的均流电路，U1A是电压误差放大器，U2A是电压采样的电压跟随器，U3A是电流采样放大器，把采集到的电流信号，反向放大100倍为正电压信号，U4A为均流误差放大器，U5A为电压跟随器，将本模块输出电流的采样信号输出到均流母线上，但此电压跟随器稍微有点变化，就是如果均流母线上的电压比本模块的电流采样信号的电压高的话，那么本模块的信号就不会输出到母线上。所以，母线上的电压信号，永远是输出电流最大的那个模块的。此外，还有一个模型E，这是一个把输出电压放大的模块，此处用来作为电源变换器来使用，将电压误差放大器的输出信号放大作为输出，增益设置为10。负载，我用了一个9A的电流源来模拟恒流负载。