38V/100A可直接并联大功率AC/DC变换器
2.2 PWM电路及IGBT的驱动
系统的PWM部分采用电流型控制芯片UC3846组成波形产生电路[4]。图3是大功率开关电源的PWM控制的电气原理图。
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R1和C2组成UC3846的振荡器，振荡频率为f=2.2/R1C2。为了防止两路开关管的互通，要设定两路输出都关断的“死区时间”，它由振荡锯齿波的下降沿决定。从脚8经R2及C1到脚4（SEN＋）作为UC3846电流控制的斜坡补偿，以有效地防止次谐波振荡。主电路电流信号经电流互感器CT，桥式整流和阻容滤波后作为UC3846的电流反馈信号。UC3846对电流放大器的输出电压脉冲与最大电流限制值（由脚1电压和电压误差放大器的输出电压确定）逐个地进行比较，当脉冲开关电流超过最大电流限制时，UC3846将封锁输出脉冲，限制了开关电源的最大输出电流。C5为实现软启动的电容。UC3846的脚1电位低于0.5V时无脉宽输出，在脚1接电容到地，开机后随着电容的充电，电容电压高于0.5V时有脉宽输出，并随着电容电压的升高脉冲逐渐变宽，完成软启动功能。
IGBT是一复合功率器件，集双极型晶体管和功率MOSFET的优点于一体，具有电压型控制，开关损耗小，通断速度快，工作频率高，器件容量大等优点，很适合用于大功率电源变换器中，因此，近年来IGBT技术得到了迅猛的发展[5]。专门用于IGBT的驱动电路很多，如富士公司的EXB841及EXB651系列，三菱公司的M57959L系列。它们都具有开关频率高，驱动功率大，过流过压保护等优点，但必须要有专门的驱动电源，因此，导致设备整体成本提高。脉冲变压器也可以作为IGBT的驱动，它有体积小，价格低，不需要额外的驱动电源的优点，但是直接驱动时，脉冲的前沿与后沿不够陡，影响IGBT的开关速度。图3所采取的驱动电路具有开关频率高，驱动功率大，结构简单，且具有负压关断的特点。V1－V4，D2－D5构成了脉冲变压器的驱动电路，适用于驱动大功率的IGBT。D1和D6有利于V1－V4的关断。当PWM1为高，PWM2为低电平时，V1和V4导通；当PWM1和PWM2均为低电平时，变压器中由于漏感储存的能量通过D3和D4进行续流，使A点电位降至－0.7V，虽然这时PWM1为低电平但V1再次导通，则V1处于高频通断状态而容易烧毁。PWM2由高电平向低电平转换时V2存在同样情况。加入D6可以使续流时A点电位钳制在0V，从而有利于V1或V2的关断。同理D1的作用是利于V3或V4的关断。
2.3 均流环节设计
并联运行是电源技术的发展方向之一。欲使开关电源并联运行，做到各电源模块之间的“均流”是关键。常用的均流方法有外特性下垂法、主从电源设置法、外部电路控制法、平均电流法、最大电流法[6]。分析各种均流方法可知，下垂法虽然简单易行，但负载效应指标较差，均流精度太低；主从设置法和平均电流型自动均流法都无法实现冗余技术，因为，一旦主电源出故障，则整个电源系统都不能正常工作，使电源模块系统的可靠性得不到保证；外控法的控制特性虽好，但需要一个附加的控制器，并在控制器和每个单元电源之间有许多附加连线；而最大电流自动均流法依据其特有的均流精度高，动态响应好，可以实现冗余技术等性能，越来越受到开发人员的青睐。UC3907是Unitrode公司根据最大电流法设计的均流控制芯片。图4是采用UC3907设计的电源并联运行时的均流环节。
系统采用霍尔电流传感器来检测主电路输出电流。霍尔传感器的输出经分压与UC3907的脚2电流检测相连。脚11为电压反馈端，输出端分压得到的电压与UC3907内部的电压放大器所接的基准电压（2.0V～2.1V）相比较后，输出经驱动放大器作为系统UC3846的电压反馈。脚15接均流母线。UC3907内部的电流放大器将检测到的电流信号放大20倍与均流母线上的信号比较。若大于均流母线上的信号，则母线上的电压将由该电源决定，即“主控”；若调节器的输出电流小于母线上的电流信号，即“辅控”时，调节器使电压放大器的基准电压升高100mV，强迫系统的反馈电压减小，通过UC3846的调节使该电源输出电压增加，从而自动平衡电流。在试验过程中出现主辅控状态来回切换的情况。分析其原因发现，当在“辅控”状态时，电流调节器使基准电压升高100mV的同时会使电流增大，当电流大于母线电流信号时，致使该模块变为“主控”。而在下一次调节时又变为“辅控”。这样，就在主辅控状态之间来回变化，造成系统并联不稳定。我们在脚14和脚6之间接一个电阻R3，使基准电压在升高时小于100mV，该模块的输出电流略微增加，不至于成为“主控”模块。如果电阻选取得适当，既能保证电源模块并联均流又不会发生主控、辅控交替现象。
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