如何通過(guò)級(jí)聯(lián)LTC4370電路輕松對(duì)3個(gè)或4個(gè)電源進(jìn)行負(fù)載平衡

作者：Vladimir Ostrerov and Chris Umminger

使用多個(gè)小電源通常比使用單個(gè)大電源更經(jīng)濟(jì)、更可靠。例如，可以使用單獨(dú)的電池來(lái)提高可靠性。在多電源系統(tǒng)中，平均分擔(dān)負(fù)載非常重要;否則，一個(gè)電源可能會(huì)嘗試承載整個(gè)負(fù)載。本文介紹如何通過(guò)級(jí)聯(lián)LTC4370電路輕松對(duì)3個(gè)或4個(gè)電源進(jìn)行負(fù)載平衡。

LTC4370 控制器可在兩個(gè)電源之間實(shí)現(xiàn)均流，輸出電壓之間略有差，如圖 1 所示。為了完美平衡兩側(cè)的電流，控制器調(diào)節(jié)電壓較高的一側(cè)的N溝道MOSFET的柵源電壓。這會(huì)在 MOSFET 的 R 兩端產(chǎn)生壓降DS（ON）加上電流檢測(cè)電阻。

圖1.LTC?4370 電流平衡控制器可在兩個(gè)電源之間實(shí)現(xiàn)平衡負(fù)載均分，即使它們的電壓輸出不同也是如此。

LTC4370 能夠補(bǔ)償兩個(gè)電源軌之間高達(dá) 0.5V 的電壓差。如果兩個(gè)電源的電壓差略小于 0.5V，則 LTC4370 可以調(diào)節(jié)其輸出以匹配較低值的軌 （通過(guò)在 RANGE 引腳上添加一個(gè)適當(dāng)?shù)?a target="_blank">電阻器來(lái)設(shè)置）。

利用兩個(gè)級(jí)聯(lián) LTC4370 在三個(gè)電源之間平衡負(fù)載

圖2所示為一個(gè)提供10A電流的3輸入、12V系統(tǒng)。請(qǐng)注意，一個(gè) LTC4370 （U1） 在電源 V1 和 V2 之間執(zhí)行相等的均流，而第二個(gè) LTC4370 （U2） 在 U1 的輸出電流和第三個(gè)電源 V3 的電流之間實(shí)現(xiàn)了 2：1 的關(guān)系。因此，每個(gè)電源平均貢獻(xiàn)總負(fù)載電流的三分之一。負(fù)載處的輸出電壓小于電源電壓 V1、V2 和 V3 中的最小值。由于級(jí)聯(lián)有兩個(gè)階段，如果V1和V2之間的差異已經(jīng)達(dá)到0.5V限制，則V3和V1或V2之間的差異可能高達(dá)1V。

圖2.兩個(gè) LTC4370 可以級(jí)聯(lián)以實(shí)現(xiàn)三個(gè)電源的均流。

平衡四個(gè)電源之間的負(fù)載

級(jí)聯(lián)三個(gè) LTC4370 控制器 （圖 2） 允許四個(gè)電源共享負(fù)載。在第一級(jí)，U1 和 U2 在一對(duì)電源之間均等分配，其中 U1 的輸出電流為 I12= I1+ 我2，U2的輸出電流為I34= I3+ 我4.第三個(gè) LTC4370，即第二級(jí)，使12= I34.因此，每個(gè)電源貢獻(xiàn)總負(fù)載電流的四分之一。如上所述，這兩個(gè)級(jí)允許四個(gè)電源電壓之間可能存在高達(dá)1V的差異。

圖3.通過(guò)在兩級(jí)級(jí)聯(lián)中使用三個(gè) LTC4370，四個(gè)電源能夠各自支持相等的負(fù)載份額。

局限性

影響完美均流的主要誤差源是：

LTC4370 誤差放大器輸入失調(diào)，±2mV （最大值）

檢測(cè)電阻容差，1%電阻的最差情況總體為2%。

誤差放大器輸入失調(diào)導(dǎo)致的均分誤差隨著檢測(cè)電壓的增加而減小，但功耗增加。對(duì)于具有兩個(gè)電源的簡(jiǎn)單LTC4370電路，該誤差表示為電源均流的不平衡：

使用上述最壞情況的錯(cuò)誤，錯(cuò)誤是：

對(duì)于圖2所示電路，理想負(fù)載均分意味著負(fù)載分布到1/3I負(fù)荷和 2/3I負(fù)荷，通過(guò)每個(gè)電源的最大和最小電流表達(dá)式更容易估計(jì)最壞情況不平衡：

結(jié)論

通過(guò)將一個(gè) LTC4370 的共享輸出與另一個(gè) LTC4370 級(jí)聯(lián)，可以有效地控制三個(gè)或更多電源，從而為負(fù)載提供相等的電流。當(dāng)誤差與檢測(cè)電阻容差量級(jí)相同時(shí)，壓降最小。

審核編輯：‘郭婷’