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在实际工作中电源模块串、并联的应用分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-09-30   浏览次数:48849
摘要:在实际工作中,我们常常会遇到需要将几个甚至更多个模块电源组合使用,以满足各电子元器件及电路的需要。这种组合一般有几种情况:电源模块串联、并联及串并联组合。下面我们来分析以下几种情况。

(一 ) 电源模块并联使用

     电源模块并联运行比串联运行更困难,一般不允许电源并联,除非特殊设计允许电源模块并联或者技术条件注明可以并联运行。并联运行中,两只电源模块要想提供同样的输出电流几乎不可能实现。两只模块电源固定输出电压尽管型号一样,也不可能有恰好相等的输出电压,输出电压较大一只的电源模块将企图提供整个负载电流。即使输出电压可以调整到完全相等,各模块电源输出阻抗、温漂、时漂的差别将使两只电源模块的负载不平衡。图 2-14 给出一种电阻均流的并联方式。这种方法很难得到一个好的结果。因为输出端间微小的电压差将引起很大的电流失衡量。假定输出电压标称值为 5V ,所带负载电流为 2A 。当输出电压相差 0.2V ,就引起输出电流的 100% 差值,这就意味着一个输出端提供全部负载电流。当输出电压为 50mV 时也会导致输出电流 25% 失衡。然而,上述并联在少数应用中是可以利用的,但要注意几件事:

1、电路中串联电阻严重地降低了负载效应值,本例中,负载效应值至少降低 2% (假定输出电流平衡)。
2、允许 50% 负载不平衡情况出现,也就是说,每个电源应该有能力提供 75% 的总负载电流而不是 50% 。
3、适当考虑均流电阻 R 上的功耗。
   因为均流 R 上有压降,所以负载两端实际电压会降低,可使用电压调节功能( TRIM )将输出电压适当调高。
4、如果电源模块输出端子到负载汇接点的电阻较大时(与计算的 R 相比),可适当减少外接均流电阻 R 的数值或省去

均流电阻 R 。
     以两块电源模块为例,我们推导 R 的计算如下:
     首先, R 的选取需考虑压降、功耗、允许的均流程度这三方面的因素。
已知最大总负载 Io ,输出电压上限为 Vo+ΔVo ,输出电压下限为 Vo-ΔVo , ΔVo>0 。假定 Vo+ΔVo 路输出电流为

xIo ,则 Vo-ΔVo 路输出电流为 Io-xIo ,其中 x 是 Vo+ΔVo 路输出电流占总负载电流 Io 的百分比,因为汇接点的

电压相等,所以有:
( Vo+ΔVo ) - xIoR = (Vo-ΔVo) - (Io-xIo)R
R = 2ΔVo/(2x-1)Io
     例如; 两块 5V/ 5A 电源模块并联,电压精度为 ±1.0% ,总负载电流为 8A ,希望最大不平衡度小于 25% ,即

电源模块最大输出电流小于等于 5A 。
ΔVo = 0.05V , x = 0.625 , Io = 8A 代入上边公式 得:
R = 2·0.05/ ( 2·0.625 – 1 ) ·8 = 0.05 ( Ω )

电源模块并联


(二 ) 电源模块串联应用

    在实际工作中一般来说,几个电源模块可以串联使用。但是一个电源模块的输出可能会影响另一个电源的反馈回路。一般情况下,两个电源模块的纹波电压同步串联工作将会有附加的纹波电压。串联使用的另一个限制条件是串联后总输出电压不能超过任何一个电源模块的击穿电压。如果不同电源串联时,串联后的最大输出电流不能超过额定电流最小的那只模块电源的额定电流。两台电源模块串联使用的电路如图 2-12 所示。图中每个电源输出端都并联一只反偏二极管,以免反向电压加到任一模块电源上,二极管的反向耐压大于两个电源模块输出电压总和,平均电流应大于电源模块输出电流的两倍。另一种常用的串联方法是,将一台双输出电源模块串联作为一台高压输出电源,如图 2-13 所示。输出电压已经利用公共端串联,因此,它只能悬浮公共端,将负载直接与正、负输出端相连。实际中可用这种方法获得 24V 、 30V 或 36V 电压,可以分别用 ±12V 、 ±15V 或 ±18V 双输出电源来实现。

电源模块串联电源模块串联

( 三 ) 冗余技术

    冗余技术是电源模块并联运行的一个好方法。图 2-15 给出两模块电源冗余并联方式。为达到 100% 冗余,每台模块电源必须提供总的负载电流。在这种情况下,不存在负载均衡的问题。图 2-15 中两电源模块输出端通过二极管并联,二极管允许其中一台失效时并不影响另一只电源模块继续给负载供电。这种方式常用于不允许电源模块出故障的重要场合。应该注意到,在不间断的直流供电系统中,其中一只电源模块可用电压相等的电池替代。
 

 
 
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