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在大功率應用場(chǎng)合,往往單個(gè)電源模塊不能滿(mǎn)足要求,通常需要并聯(lián)使用。但是,很多電源模塊均不可以并聯(lián)使用,若處理不好會(huì )導致整個(gè)系統的失效。下面分析下為什么電源模塊不能并聯(lián)使用。
上圖為電源模塊的內部等效與輸出負載特性曲線(xiàn):VO=f(IO),R為模塊的輸出阻抗(包含導線(xiàn)電阻和接觸電阻等),空載時(shí),模塊輸出電壓為最大值VO(max)。當負載電流變化△IO時(shí),負載電壓變化量為△VO,△VO=R*△IO,R*△IO也表示模塊的負載調整率。負載電壓VO與負載電流IO的關(guān)系可表示為:VO=VO(max)-R*IO
如上圖所示:當兩個(gè)模塊相互并聯(lián),則有:
VO1=VO1(max)-R1*IO1
VO2=VO2(max)-R2*IO2
IO=IO1+IO2
如果兩個(gè)模塊的參數完全相同時(shí),即:VO1(max)= VO2(max)、R1=R2,則兩條負載特性曲線(xiàn)重合,能實(shí)現負載電流均勻分配。但在實(shí)際應用中,兩個(gè)具有相同容量的模塊,VO1(max)與VO2(max)、R1與R2的參數也不可能完全做到相同。從圖中可以看出,由于輸出到負載RL的等效阻抗R1、R2很小,輸出電壓即便出現很小的差別也會(huì )引起輸出電流很大的變化。例如當負載RL電流由IO= IO1+ IO2增大到IO、=IO1、+IO2時(shí),負載特性曲線(xiàn)斜率小的模塊1將承受大部分負載電流,模塊1將運行在滿(mǎn)載或過(guò)載限流狀態(tài),影響模塊的可靠性。
理想狀態(tài)下將兩個(gè)電源模塊并聯(lián)使用,給負載供電,兩個(gè)電源模塊通力協(xié)作,平均分擔負載功率。但實(shí)際使用時(shí),不能簡(jiǎn)單的將他們并聯(lián)在一起,主要原因是兩個(gè)電源模塊的輸出電壓不可能完全相等,輸出電壓較高的模塊將會(huì )提供絕大部份的負載電流,嚴重時(shí)會(huì )造成其中一路過(guò)載,影響其使用壽命。
即使兩個(gè)電源模塊的輸出電壓可以調整為完全相等,也會(huì )由于兩者不同的輸出阻抗,造成兩個(gè)電源模塊的負載電流不平衡,因此簡(jiǎn)單的將電源模塊并聯(lián)輸出,在實(shí)際操作時(shí)會(huì )遇到很多問(wèn)題。
以?xún)蓚€(gè)電源模塊并聯(lián)為例,為確保電源模塊并聯(lián)之后可以穩定運行,首要任務(wù)就是要控制每個(gè)模塊的最大輸出功率,不能出現一個(gè)模塊超載工作,另外一個(gè)模塊輕載工作的現象。若出現此類(lèi)現象,會(huì )造成超載工作的模塊損壞,進(jìn)而導致整個(gè)系統異常。
根據開(kāi)關(guān)電源的原理,要確保電源模塊在并聯(lián)使用時(shí),仍能精確的限制每個(gè)模塊的輸出電流,可以使用上端采樣限流電路來(lái)實(shí)現??紤]到實(shí)際量產(chǎn)的電源模塊,輸出電壓肯定會(huì )存在一些差異,隨機兩個(gè)模塊并聯(lián)在一起,有可能出現一路滿(mǎn)載工作,一路輕載工作,但是由于每路輸出均被限制在安全值范圍內,即使滿(mǎn)載工作,也不會(huì )對單路使用壽命造成明顯影響,不會(huì )影響整個(gè)系統設計。
電源模塊并聯(lián)電路的設計,要比串聯(lián)電路設計復雜得多,需要考慮輸出電壓差、輸出阻抗匹配、輸出電流均衡等問(wèn)題,常見(jiàn)有電阻并聯(lián)法、二極管并聯(lián)法、電流均流并聯(lián)法。