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交叉技术的难点是其电流均分的控制,虽然在其他的运用中这也是个难点,但是在 QSM 技术中,其更难实现,在传统的运用中,一个变压器和电流侦测电阻被用来侦测每个模块的电流,但是变压器太大太贵,电阻降低了这种低电压等级大电流逆变器的效率,另外,传统的电流均分控制技术,例如电压模型控制或则峰值电流模式控制都受到开关导通电阻和电感的值得影响,对于生产制造来说很难
控制。
在这篇论文中,介绍了一种新型的电流侦测和均分电流技术,通过这种技术,很容易在并机系统中得到电流的均分,并且无需传统的电流
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侦测方法,其很容易集成于芯片,四模块交叉 QSMVRM 被用来验
证此技术。
Ⅱ 运用于并机模块的传统电流均分控制方式
A. 单环电压模式控制
在并机模块运用中,仅有一个环的电压环控制是最简单的一种,这种方式包含了电流侦测和均分电流控制,电流的分配取决于各个模块的一致性(小信号中等效为电阻,根据欧姆定理分配电流),在实际中,在没有精确的电流均分控制系统中,这种技术很难做到电流均分,有许多因素导致不均分的电流:元件差异,逆变到负载非一致性的连接,由于元件的老化和物理状态所导致的元件非一致性的变
化。
使用这种模式的原因是其成本低,但是它很难控制半导体的质量,均分电流的能力很差,结果,热管理变得非常重要, VRM 效率小将,
成本增加。
实际上,只有电压模式控制的系统很难在低电压大电流运用中均分电流,图 6 显示了 MOSFET 模型,它等效于串联了电阻的开关,电
阻是 MOSFET 导通电阻,
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图 6 ( b )显示了同步整流 BUCK 逆变器的等效模型 ,RON1 和 RON2 代表了上下开关的开通电阻 ,R3 是线路阻抗和 LAYOUT 电阻的总和 , 如果考虑寄生 ,BUCK 逆变器的占空比如
下 :
在高电压 , 低电流运用中 , 因为 VO 远大于
IO*(RON2+RON3), 这种效应可以忽略 , 但在低电压 , 大电流运用中 , VO 很小 , IO*(RON2+RON3) 的影响变得不容忽视。例如,如果 VO 为 2V , VIN 是 5V , RON1 和 RON2 是 14m Ω ,当负载从 0~30A 变化时,逆变占空比将在 0.4~0.5 之间变化,正常情况下, MOSFET
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导通电阻远大于线阻和 LAYOUT 的电阻, R3 和 VIN 大于 IO*
( RON2-RON1 )。方程( 1 )可简化为:
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图两个模块并机的电路图。
显示了只有电压环
这种特性严重影响电流均分的结果, 7
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对于模块 1 ,占空比为:
对于模块 2, 占空比为 :