全国服务热线:13911276681
当前位置: 首页 > 解决方案解决方案

模块电源的并联和串联应用

一、电源模块并联应用的方法和注意事项: N0 p5 U  q( c; k3 C! G( T

在电源系统设计中,当一个电源模块的功率无法满足系统的设计要求时,我们往往会考虑多个模块的并联使用。如果并联设计不合理,就会导致并联模块输出均流失效,会有烧坏电源模块、甚至损坏后级系统的风险。今天跟大家简单分享一些造成电源模块并联失效的真正原因。

1.不能并联的根源:7 i: Z; k8 O& I* K* ^* ]3 }
    很多工程师刚接触电路系统设计时,总会把多个电源模块并联一起使用,导致模块输出无法均流,使得模块输出短路、启动异常、损坏等现象。要彻底解决并联模块均流的问题,必须从模块的结构和输出特性入手,寻找根本原因。

模块电源的并联和串联应用(图1)

5 W) M8 a' h$ _0 J8 _) U)                           图1

4 A; C; X- `% ~

图1 为电源模块的内部等效与输出负载特性曲线:VO=f(IO),R为模块的输出阻抗(包含导线电阻和接触电阻等),空载时,模块输出电压为最大值VO(max)。当负载电流变化△IO时,负载电压变化量为△VO,△VO=R*△IO,R*△IO也表示模块的负载调整率。负载电压VO与负载电流IO的关系可表示为: \! C5 ~6 g' q& ?& N; f) d
VO=VO(max)-R*IO
p) [5 s+ n) ^1 V( I' E% i; O* P  |
当两个模块相互并联,如图2 所示,则有:
( a* l6 t. h4 k1 BVO1=VO1(max)-R1*IO1
) v/ E3 D1 C1 Z/ t% C+ b: jVO2=VO2(max)-R2*IO2
c; k6 h9 ]& v  y3 @
IO=IO1+IO2
R1 s( i0 H* ^
    如果两个模块的参数完全相同时,即:VO1(max)= VO2(max)、R1=R2,则两条负载特性曲线重合,能实现负载电流均匀分配。但在实际应用中,两个具有相同容量的模块,VO1(max)与VO2(max)、R1与R2的参数也不可能完全做到相同。从图 2可以看出,由于输出到负载RL的等效阻抗R1、R2很小,输出电压即便出现很小的差别也会引起输出电流很大的变化。例如:当负载RL电流由IO= IO1+ IO2增大到IO、=IO1、+IO2、时,负载特性曲线斜率小的模块1将承受大部分负载电流,模块1将运行在满载或过载限流状态,影响模块的可靠性。
, }( m, E% U5 J$ M  

模块电源的并联和串联应用(图2)H6 a% l% T


                             图2


' k5 \; k: J+ a! K9 r
通过对图1、图2的分析可知:造成相互并联的电源模块不均流的主要原因是输出电压和等效阻抗不一致。9 k+ N4 Q- R% \- |" o
2.并联的解决方案
5 [" X# [5 x( }
   并联电源电路的设计,要比串联电源电路设计复杂得多,需要考虑输出电压差、输出阻抗匹配、输出电流均衡等问题。接下来为大家简单介绍几种在日常电源电路设计中比较常用的并联方案,帮助工程师高效完成并联设计任务。
2 x- t% a6 R) L% Ra.电阻并联法
7 L: [0 H8 t) W9 t
图3 是一种采用比较多的电源并联方案:电源输出电阻并联法。在两组模块输出端先分别串接电阻R1、R2,然后再并联。此种方案主要利用电阻R1、R2上的线性电压,使得两组模块尽量达到负载均衡目的,避免负载特性曲线斜率小的模块承受大电流输出。此并联方案成本低,但只适合在精度要求不高、输出功率不大的场

模块电源的并联和串联应用(图3)

                                  图3. D; w( F1 M1 S, P" o

b.二极管并联法
* [$ I/ S$ I5 g" y) P, L: k图4 是电源输出二极管并联法,在两组模块输出端先分别串接二极管D1、D2,然后再并联。此种方案与电源输出电阻并联法原理相同,优点在于可以利用二极管防止不同电源模块的输出电流逆流到另外一个模块,形成内环流。

模块电源的并联和串联应用(图4)

                                图4a# a. I: r# r) L3 R

c.电流均流并联法
. U! h/ }" |5 N. O! F图5 是电流均流并联法,使用特定均流IC设计电源并联输出,每一个被并联的模块都能均流输出,提升每个模块的可靠性,但成本相对比较高,适用于有较高精度要求的应用场合。
 

模块电源的并联和串联应用(图5)
J5 }/ C0 V: Z% g/ B

 

                             图5

二、电源模块-电源模块串联如何使用 

   直流输出的隔离模块电源容许好几个电源模块将其“正”与另外的“负”串联起來应用,那样能够得到一些常规性或较高的电压值。 

如下图所示: 

模块电源的并联和串联应用(图6)

dcdc电源模块串联

   电源模块1为5V 输出,模块2为12V 输出,串联获得17V 常规性高电压。

模块电源串联输出的注意事项:

  1. 总输出电流即负载的功耗不能超过输出额定电流很小 的电源模块的标称值;

  2. 输出电压由于各个串联的模块电源不可能同步输出,采用压降小的肖特基二极管反极性输出保护;

  3. 不同步也造成输 出纹波不能抵除,叠加变大,在输出也产生的冲击频率(噪声)也相应变大,应用中需要外加更多的滤波器。

 

地址:北京市昌平区回龙观镇西三旗1#楼2层2138  电话:13911276681  手机:13911276681
北京恒大腾达科技有限公司  ICP备案编号:京ICP备20008471号