在數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車、通信基站等高可靠性電力電子系統(tǒng)中，單模塊電源的功率密度和冗余能力已難以滿足需求，多模塊并聯(lián)技術(shù)成為提升系統(tǒng)容量與可靠性的關(guān)鍵方案。然而，模塊間參數(shù)差異（如輸出電壓、內(nèi)阻、溫度系數(shù)）會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)時(shí)電流分配不均，輕則降低效率，重則引發(fā)模塊過載損壞。本文結(jié)合工程實(shí)踐，系統(tǒng)闡述并聯(lián)均流控制電路的設(shè)計(jì)原則與調(diào)試技巧。

一、均流控制原理與拓?fù)溥x擇

并聯(lián)均流的核心是通過反饋機(jī)制強(qiáng)制各模塊輸出電流趨于一致，常見拓?fù)浒ǎ?

主從控制法：指定一個(gè)模塊為主模塊（電壓控制），其余為從模塊（電流跟隨）。某通信電源案例中，主模塊輸出電壓設(shè)定為48V±0.1V，從模塊通過采樣主模塊電壓實(shí)現(xiàn)電流跟隨，均流誤差<3%。但主模塊故障會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，需冗余設(shè)計(jì)。

平均電流自動(dòng)均流法：通過均流母線（Bus）將各模塊電流信號(hào)取平均，作為反饋修正輸出電壓。某服務(wù)器電源測(cè)試顯示，采用UC3902均流芯片時(shí)，4模塊并聯(lián)均流誤差從15%降至2.5%，且單模塊故障不影響系統(tǒng)運(yùn)行。

最大電流自動(dòng)均流法：以電流最大的模塊為基準(zhǔn)，其余模塊調(diào)整輸出電壓跟隨。某電動(dòng)汽車充電樁采用此方案，實(shí)現(xiàn)6模塊動(dòng)態(tài)均流，輕載時(shí)均流誤差<1%，重載時(shí)<5%。

二、關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)技巧

1. 電流采樣電路

采樣精度直接影響均流效果。推薦采用霍爾傳感器（如ACS712）或精密電阻+運(yùn)放方案：

霍爾傳感器：隔離性好，但帶寬較低（通常<200kHz）。某醫(yī)療電源測(cè)試中，ACS712在50A電流下線性誤差<0.5%，滿足IEC 60601-1標(biāo)準(zhǔn)。

精密電阻+運(yùn)放：成本低，但需考慮共模抑制比（CMRR）。某工業(yè)電源采用0.1mΩ康銅絲+INA240運(yùn)放，在100A電流下采樣誤差<0.2%，但需增加RC濾波抑制開關(guān)噪聲。

2. 均流母線設(shè)計(jì)

均流母線需具備抗干擾能力：

電阻匹配：母線連接電阻需一致（誤差<1%），某通信電源采用0.1%精度0.1Ω電阻，實(shí)測(cè)均流誤差降低40%。

濾波電容：在母線節(jié)點(diǎn)并聯(lián)10nF陶瓷電容，可抑制高頻噪聲。某測(cè)試顯示，增加電容后均流母線紋波從50mV降至5mV。

3. 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

均流環(huán)路需與電壓環(huán)路協(xié)同補(bǔ)償：

相位裕度：通過Bode圖確保均流環(huán)路相位裕度>45°。某60W電源采用Type III補(bǔ)償，實(shí)測(cè)環(huán)路帶寬10kHz，相位裕度52°，均流動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間<50μs。

交叉頻率：均流環(huán)路交叉頻率應(yīng)低于電壓環(huán)路，避免耦合振蕩。某案例中，電壓環(huán)路交叉頻率設(shè)為5kHz，均流環(huán)路設(shè)為2kHz，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

三、調(diào)試技巧與故障排查

1. 分步調(diào)試法

單模塊驗(yàn)證：先調(diào)試單個(gè)模塊的電壓控制環(huán)路，確保輸出電壓精度±0.5%以內(nèi)。

兩模塊并聯(lián)：逐步增加并聯(lián)數(shù)量，觀察均流誤差變化。某測(cè)試顯示，從2模塊擴(kuò)展到4模塊時(shí)，均流誤差從2%增至5%，需優(yōu)化補(bǔ)償參數(shù)。

動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試：施加10%-90%負(fù)載階躍，觀察均流恢復(fù)時(shí)間。某電動(dòng)汽車電源在50A階躍下，均流恢復(fù)時(shí)間<100μs，滿足ISO 16750標(biāo)準(zhǔn)。

2. 常見故障處理

均流母線振蕩：檢查補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，增加阻尼電阻（如10Ω）。某案例中，增加阻尼后均流母線振蕩頻率從50kHz降至10kHz，幅值降低80%。

模塊間電流倒灌：在輸出端增加肖特基二極管（如MBR2045CT），防止故障模塊反向供電。某通信電源測(cè)試顯示，增加二極管后反向電流從3A降至<0.1A。

低溫啟動(dòng)失敗：NTC熱敏電阻未冷卻導(dǎo)致限流失效。某醫(yī)療電源通過增加溫度傳感器，在NTC溫度<40℃時(shí)禁止重啟，解決低溫啟動(dòng)問題。

四、工程應(yīng)用案例

某48V/200A通信電源改造中，原方案采用主從控制，但主模塊故障率高達(dá)15%。通過以下優(yōu)化解決問題：

改用平均電流自動(dòng)均流法，采用UC3902芯片實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均流；

優(yōu)化均流母線布局，將連接電阻從0.5Ω降至0.1Ω；

增加環(huán)路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，將相位裕度從35°提升至50°。

改造后實(shí)測(cè)：4模塊并聯(lián)均流誤差<2%，系統(tǒng)MTBF從5000小時(shí)提升至20000小時(shí)，年故障率從8%降至0.5%。

五、結(jié)論

電源模塊并聯(lián)均流控制需兼顧電路設(shè)計(jì)、參數(shù)匹配與動(dòng)態(tài)調(diào)試。通過合理選擇拓?fù)?、?yōu)化采樣與補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、采用分步調(diào)試法，可實(shí)現(xiàn)均流誤差<5%的可靠運(yùn)行。未來隨著SiC/GaN器件的普及，高頻化電源對(duì)均流控制的響應(yīng)速度要求將更高，需進(jìn)一步研究數(shù)字均流與自適應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)。