电源模块的串、并联应用(图)
2006/2/23 14:51:24 电源在线网
(一)串联应用
一般来说，几个电源可以串联使用。但是一个电源的输出可能会影响另一个电源的反馈回路。一般情况下，两台电源的纹波电压不会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的击穿电压。如果不同电源串联时，串联后的最大输出电流等于额定电流最小的那台电源的额定电流。两台电源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电源上，二极管的反向耐压大于两个电源输出电压总和，平均电流应大于电源输出电流的两倍。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。例如，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。
(二)并联使用
电源并联运行比串联运行更困难，一般不允许电源并联，除非特殊设计允许并联或者技术条件注明可以并联运行。并联运行中，两台电源要想提供同样的输出电流几乎不可能实现。两台固定输出电压的电源，尽管型号一样，也不可能有恰好相等的输出电压，输出电压较大者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，各电源输出阻抗、温漂、时漂的差别将使两台电源的负载不平衡。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：
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）。
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%。
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。
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）
(三)冗余技术
冗余技术是电源并联运行的一个好方法。图2-15给出两台电源冗余并联方式。为达到100%冗余，每一台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中两台电源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台电源继续给负载供电。这种方式常用于不允许电源出故障的重要场合。应该注意到，在不间断的直流供电系统中，其中一台电源可用电压相等的电池替代。
一般来说，几个电源可以串联使用。但是一个电源的输出可能会影响另一个电源的反馈回路。一般情况下，两台电源的纹波电压不会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的击穿电压。如果不同电源串联时，串联后的最大输出电流等于额定电流最小的那台电源的额定电流。两台电源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电源上，二极管的反向耐压大于两个电源输出电压总和，平均电流应大于电源输出电流的两倍。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。例如，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。
(二)并联使用
电源并联运行比串联运行更困难，一般不允许电源并联，除非特殊设计允许并联或者技术条件注明可以并联运行。并联运行中，两台电源要想提供同样的输出电流几乎不可能实现。两台固定输出电压的电源，尽管型号一样，也不可能有恰好相等的输出电压，输出电压较大者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，各电源输出阻抗、温漂、时漂的差别将使两台电源的负载不平衡。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：
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）。
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%。
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。
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）
(三)冗余技术
冗余技术是电源并联运行的一个好方法。图2-15给出两台电源冗余并联方式。为达到100%冗余，每一台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中两台电源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台电源继续给负载供电。这种方式常用于不允许电源出故障的重要场合。应该注意到，在不间断的直流供电系统中，其中一台电源可用电压相等的电池替代。
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