電源模塊并聯供電的冗余結構及均流技術

摘要：介紹了將電源模塊并聯，并構成冗余結構進行供電的好處，講述了幾種傳統的并聯均流電路，討論了各種方式下的工作過程及優缺點，并對均流技術的發展做了展望。

關鍵詞：電源模塊；并聯；冗余；均流

1 概述

隨著電力電子技術的發展，各種電子裝置對電源功率的要求越來越高，對電流的要求也越來越大，但受構成電源模塊的半導體功率器件，磁性材料等自身性能的影響，單個開關電源模塊的輸出參數（如電壓、電流、功率）往往不能滿足要求。若采用多個電源模塊并聯供電，如圖1所示，就不但可以提供所需電流，而且還可以形成N＋m冗余結構，提高了系統的穩定性，可謂一舉兩得。

圖1 多個電源模塊并聯供電框圖

但是，在電源模塊并聯運行時，由于各個模塊參數的分散性，使其輸出的電流不可能完全一樣，導致有些模塊負荷過重，有些模塊過輕。這將使系統的穩定性降低，會給我們的生產和生活帶來嚴重的后果，而且電源模塊自身的壽命也會大大縮短。國外有資料表明，電子元器件在工作環境溫度超過50℃時的壽命是在常溫（25℃）時的1/6。因此，使各并聯電源模塊的輸出電流平均分配，是提高并聯電源系統穩定性的一個必須解決的問題。

本文從均流電路的拓撲結構出發，介紹幾種傳統的并聯均流方案，對于其他均流方案（比如按熱應力自動均流法），暫不做討論。對于文中提到的每一種均流方法，都做了詳細的介紹，并結合簡單電路圖，講述其工作原理及優缺點[1][2][3][4]。在文章的最后部分，對并聯均流的發展做了簡單的展望。

2 N＋m冗余結構的好處

采用N＋m冗余結構運行，可以提高系統穩定性。

N＋m冗余結構，是指N＋ m個電源模塊一起給系統供電。這里N表示正常工作時電源模塊的個數，m表示冗余模塊個數。m值越大，系統工作可靠性越高，但是系統成本也會相應增加。

在正常的工作情況下，由N個模塊供電。當其中某個或者某些模塊發生故障時，它們就退出供電，而由m個模塊中的一個或全部頂替，從而保證整個系統工作的持續性及穩定性。

以某個輸出電流為100A的系統為例來說明冗余結構運行的好處，這里只討論1＋1，2＋1，3＋1三種工作方式，如圖2所示。各電源模塊的工作情況由K_n的閉合情況決定。

(a) 1＋1

(b) 2＋1

(c) 3＋1

圖2 三種冗余結構