CN109889038A - 一种基于ucc29002的均流方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于UCC29002的均流方法，涉及电力电子技术领域，本发明采用最大电流自动均流法的工作方式，用户可根据具体的并联系统，只需调整检测电阻RSHUNT、电流检测放大器放大倍数ACSA、调整电阻RADJ、误差放大器补偿REAO和CEAO取值即可，本发明外围电路简单、均流精度高、负载调整率高、动态响应好，为带有+/‑Sense端的DC‑DC转换器并联运行提供了一种全新的解决思路，适合大范围的推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于UCC29002的均流方法。
背景技术
已知的，随着电力电子技术的不断发展，对输出电流的要求越来越大，单个DC-DC转换器已经无法满足大电流的负载要求，需要多个DC-DC转换器并联使用来满足大电流的要求。并联均流技术可以降低电流应力，提高系统的可靠性。
在实际应用中，并联工作的各个DC-DC转换器特性不可能完全一致，如不采取措施会导致某个转换器承受较大的电流压力，引起该转换器甚至整个电源系统的故障等。
发明内容
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种基于UCC29002的均流方法，本发明外围电路简单、成本低、使用灵活、精度高，为带有+/-Sense端的DC-DC转换器并联运行提供了一种全新的解决思路，从而使各转换器均匀地承担负载功率，提高电源系统的可靠性。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种基于UCC29002的均流方法，所述均流方法采用最大电流自动均流法的工作方式，利用UCC29002芯片内部电流检测放大器、误差放大器和外部电流检测电阻，配合带有+/-Sense端的DC-DC转换器，能够高效可靠地完成多个DC-DC转换器均流。
所述的基于UCC29002的均流方法，所述UCC29002为最大电流自动均流法的8引脚均流控制器。
所述的基于UCC29002的均流方法，所述外部电流检测电阻在DC-DC转换器的输出端检测到一个与DC-DC转换器输出电流成正比的信号，送入电流检测放大器，电流检测放大器的输出供给均流驱动放大器的正输入端，由于均流驱动放大器增益为1，所以均流驱动放大器与电流检测放大器的输出电压相等，当该电压相对于所有DC-DC转换器的电位为最高时，则该DC-DC转换器被定义成主DC-DC转换器，由于串联在均流驱动放大器输出端的二极管的作用，均流母线LS上的电压由主DC-DC转换器决定。
所述的基于UCC29002的均流方法，所述误差放大器稳定状态的输出电压是电流检测放大器的输出与均流母线LS电压差的函数，当工作在主DC-DC转换器状态时电压差为零，所有的从DC-DC转换器均产生非零的误差电压，该误差电压与各自电流检测放大器的输出和均流母线电压之差成正比。
所述的基于UCC29002的均流方法，所述误差电压用来调整DC-DC转换器的输出电压，以平衡所有并联DC-DC转换器的负载电流，这是通过调整放大器和缓冲三极管来实现，调整放大器输出的误差信号用于驱动缓冲三极管，误差信号定义为IADJ，IADJ增大，RADJ上的电压降将会增大，DC-DC转换器的+SENSE端检测到电压会降低，DC-DC转换器则会抬高其输出电压承担更多的负载电流，进而实现各DC-DC转换器之间的均流，当系统均流母线连接后，系统会自动选出输出电流最大的一路作为主DC-DC转换器，此路UCC29002内部的调整三极管截止，即没有电流流入ADJ脚，DC-DC转换器输出电压维持不变；而在输出电流较小的其他路DC-DC转换器中，UCC29002内部调整三极管导通，该三极管发射极有一个500Ω电阻到地，此时通过该三极管的灌电流即为Veao/500，有此附加的电流流经RADJ后，RADJ上的电压降会增大，从而该DC-DC转换器的+SENSE端遥测电压会降低，该路DC-DC转换器则会抬高其输出电压从而承担更多的负载电流，以达到均流的目的。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明采用最大电流自动均流法的工作方式，用户可根据具体的并联系统，只需调整检测电阻RSHUNT、电流检测放大器放大倍数ACSA、调整电阻RADJ、误差放大器补偿REAO和CEAO取值即可，本发明外围电路简单、均流精度高、负载调整率高、动态响应好，为带有+/-Sense端的DC-DC转换器并联运行提供了一种全新的解决思路，适合大范围的推广和应用。
附图说明
图1是本发明的内部原理框图；
图2是本发明的均流电路图；
图3是三个DC-DC转换器并联电路图；
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1～3所述的一种基于UCC29002的均流方法，所述均流方法采用最大电流自动均流法的工作方式，利用UCC29002芯片内部电流检测放大器、误差放大器和外部电流检测电阻，配合带有+/-Sense端的DC-DC转换器，能够高效可靠地完成多个DC-DC转换器均流。
其中所述UCC29002为最大电流自动均流法的8引脚均流控制器。
如图2所示，外部电流检测电阻(图2中RSHUNT)在DC-DC转换器的输出端检测到一个与DC-DC转换器输出电流成正比的信号，送入电流检测放大器，电流检测放大器的输出供给均流驱动放大器的正输入端，由于均流驱动放大器增益为1，所以均流驱动放大器与电流检测放大器的输出电压相等。当该电压相对于所有DC-DC转换器的电位为最高(即该DC-DC转换器输出电流相对于所有DC-DC转换为最大)时，则该DC-DC转换器被定义成主DC-DC转换器，由于串联在均流驱动放大器输出端的二极管的作用，均流母线LS上的电压由主DC-DC转换器决定，即等于主DC-DC转换器电流检测放大器的输出电压。
所述误差放大器稳定状态的输出电压是电流检测放大器的输出与均流母线LS电压差的函数，当工作在主DC-DC转换器状态时电压差为零；所有的从DC-DC转换器均产生非零的误差电压，该误差电压与各自电流检测放大器的输出和均流母线电压之差成正比。
所述误差电压用来调整DC-DC转换器的输出电压，以平衡所有并联DC-DC转换器的负载电流，这是通过调整放大器和缓冲三极管来实现，调整放大器输出的误差信号用于驱动缓冲三极管。误差信号定义为IADJ,IADJ增大，RADJ(如图3所示)上的电压降将会增大，DC-DC转换器的+SENSE端检测到电压会降低，DC-DC转换器则会抬高其输出电压承担更多的负载电流，进而实现各DC-DC转换器之间的均流。当系统均流母线连接后，系统会自动选出输出电流最大的一路作为主DC-DC转换器，此路UCC29002内部的调整三极管截止，即没有电流流入ADJ脚，DC-DC转换器输出电压维持不变；而在输出电流较小的其他路DC-DC转换器(即从DC-DC转换器)中，UCC29002内部调整三极管导通，该三极管发射极有一个500Ω电阻到地，此时通过该三极管的灌电流即为Veao/500，有此附加的电流流经RADJ后，RADJ上的电压降会增大，从而该DC-DC转换器的+SENSE端遥测电压会降低，该路DC-DC转换器则会抬高其输出电压(跟随主DC-DC转换器输出电压)从而承担更多的负载电流，以达到均流的目的。
在实际实施过程中，针对不同的并联系统，检测电阻RSHUNT、电流检测放大器放大倍数ACSA、调整电阻RADJ、误差放大器补偿REAO和CEAO取值不同，下面详细阐述这些参数的计算过程。
(1)确定检测电阻RSHUNT
由于检测电阻RSHUNT串联在主回路中，最大输出电流下其压降必须小于DC-DC转换器最大调整范围△Vadj(max)，否则芯片没有足够的空间调节DC-DC转换器输出电压,这就要求：
式中RSHUNT——检测电阻；
△Vadj(max)——DC-DC转换器通过遥测端(+/-Sense)实现的最大输出电压调整范围；
Iout(max)——单只DC-DC转换器最大输出电流；
此外，检测电阻的选择还要考虑检测电阻的最大功率不得超过其额定功率PSHUNT(max)。
PSHUNT(max)≥Iout(max)×Iout(max)×RSHUNT (2)
式中PSHUNT(max)——检测电阻额定功率；
在实际应用中，检测电阻RSHUNT在符合公式(1)、公式(2)、满足系统要求的条件下阻值应尽量小，因为DC-DC转换器输出电流全部要流经检测电阻RSHUNT，RSHUNT阻值大带来的问题就是其功率大、发热量大、占用体积大，对实际应用造成诸多不便。
(2)确定电流检测放大器放大倍数ACSA
电流检测放大器放大倍数(ACSA)通过在放大器的的反向输入端(CS-)和放大器的输出端的两个电阻设定(图2中的R15和R16)。
式中ACSA——电流检测放大器放大倍数；
为了避免UCC29002内部放大器饱和,UCC29002芯片CSO端电压要比VDD小2V以上,这就要求最大电流检测放大器放大倍数ACSA(max)满足下面公式：
式中ACSA(max)——电流检测放大器最大放大倍数；
VCSO(max)——UCC29002芯片CSO脚最高电压(VCSO(max)＝VDD-2V)；
VDD——UCC29002供电电压。
(3)确定调整电阻RADJUST
UCC29002内部调整三极管的集电极电平要比发射极至少高1V，以保证调整三极管工作在放大区，这就需要调整电阻RADJUST满足以下要求。
式中RSENSE——DC-DC转换器内部+OUT到+S电阻。
另外，UCC29002芯片ADJ脚最大灌电流IADJ(max)为6mA，设计中要确保ADJ脚最大灌电流情况下RADJUST压降大于DC-DC转换器的最大电压调整范围△Vadj(max)，因此RADJUST还应满足：
RADJUST不宜过大，以免影响DC-DC转换器电压反馈回路的正常工作。RADJUST大时，系统对电流有较强的调节能力，但是对输出电压有较大影响，RADJUST的选取要兼顾均流能力和输出电压的稳定性。
(4)确定误差放大器补偿REAO和CEAO
REAO和CEAO作为误差放大器的补偿元件，其取值涉及系统的稳定性。为了避免均流控制环与电压控制环之间相互干扰，保证系统的稳定性，均流控制环的交越频率应不超过电压控制环穿越频率的十分之一，REAO和CEAO具体计算参照UCC29002资料《ADVANCED 8-PINLOAD-SHARE CONTROLLER》。
在设计中，EAO端一般都采用47uF的电容(CEAO)和475Ω的电阻(REAO)作为放电端。
(5)最大并联DC-DC转换器数N
并联系统中的均流母线电压是由主DC-DC转换器LS端驱动的，所有的从DC-DC转换器LS端相当于主DC-DC转换器的负载。从图1可看出，UCC29002的LS端内部输入阻抗是100KΩ，所以系统最大并联DC-DC转换器数可以由下式计算：
式中IOUT,MIN——UCC29002的LS端最小驱动电流，1mA；
VLS,FUU_SCALE——满载输出时均流母线电压；
在实际应用中，通过减小电流检测放大器放大倍数，可以减小VLS,FUU_SCALE，从而增加最大并联DC-DC转换器数N。
本发明配合外围检测电阻和带有+/-Sense端的DC-DC转换器，实现最大电流自动均流法的工作模式，能够高效可靠地完成多个DC-DC转换器均流，支持多个DC-DC转换器并联工作。UCC29002的CS-脚为电流检测放大器的反相输入端，CS+脚为电流检测放大器的同相输入端，VDD脚为芯片提供偏置电源，GND脚为电源地和参考地，ADJ脚为调整放大器的输出端，EAO脚为输出负载共享误差放大器，LS脚为负载共享总线，输出负载共享总线驱动放大器，CSO脚为电流检测放大器输出。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (5)
1.一种基于UCC29002的均流方法，其特征是：所述均流方法采用最大电流自动均流法的工作方式，利用UCC29002芯片内部电流检测放大器、误差放大器和外部电流检测电阻，配合带有+/-Sense端的DC-DC转换器，能够高效可靠地完成多个DC-DC转换器均流。
2.根据权利要求1所述的基于UCC29002的均流方法，其特征是：所述UCC29002为最大电流自动均流法的8引脚均流控制器。
3.根据权利要求1所述的基于UCC29002的均流方法，其特征是：所述外部电流检测电阻在DC-DC转换器的输出端检测到一个与DC-DC转换器输出电流成正比的信号，送入电流检测放大器，电流检测放大器的输出供给均流驱动放大器的正输入端，由于均流驱动放大器增益为1，所以均流驱动放大器与电流检测放大器的输出电压相等，当该电压相对于所有DC-DC转换器的电位为最高时，则该DC-DC转换器被定义成主DC-DC转换器，由于串联在均流驱动放大器输出端的二极管的作用，均流母线LS上的电压由主DC-DC转换器决定。
4.根据权利要求1所述的基于UCC29002的均流方法，其特征是：所述误差放大器稳定状态的输出电压是电流检测放大器的输出与均流母线LS电压差的函数，当工作在主DC-DC转换器状态时电压差为零，所有的从DC-DC转换器均产生非零的误差电压，该误差电压与各自电流检测放大器的输出和均流母线电压之差成正比。
5.根据权利要求4所述的基于UCC29002的均流方法，其特征是：所述误差电压用来调整DC-DC转换器的输出电压，以平衡所有并联DC-DC转换器的负载电流，这是通过调整放大器和缓冲三极管来实现，调整放大器输出的误差信号用于驱动缓冲三极管，误差信号定义为IADJ，IADJ增大，RADJ上的电压降将会增大，DC-DC转换器的+SENSE端检测到电压会降低，DC-DC转换器则会抬高其输出电压承担更多的负载电流，进而实现各DC-DC转换器之间的均流，当系统均流母线连接后，系统会自动选出输出电流最大的一路作为主DC-DC转换器，此路UCC29002内部的调整三极管截止，即没有电流流入ADJ脚，DC-DC转换器输出电压维持不变；而在输出电流较小的其他路DC-DC转换器中，UCC29002内部调整三极管导通，该三极管发射极有一个500Ω电阻到地，此时通过该三极管的灌电流即为Veao/500，有此附加的电流流经RADJ后，RADJ上的电压降会增大，从而该DC-DC转换器的+SENSE端遥测电压会降低，该路DC-DC转换器则会抬高其输出电压从而承担更多的负载电流，以达到均流的目的。
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