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电源模块并联应用的方案分析

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2018-02-01

      在设计电源系统方案时,当一个电源模块无法满足系统设计要求,通常会采用多个电源模块并联应用。电源并联运行是实现大容量、大功率电源系统的关键元素,不过若是并联太多模块,将会影响均流和可靠性,并联设计方案不当,将会烧毁模块和后级系统。

 

      电源模块并联异常有启动异常、输出短路、输出无法均流、模块烧毁等,模块并联无法均流一般从结构上和输出特性分析。若俩个模块的参数完全相同时(最大输出电压和输出阻抗,负载特性曲线重合),则能实现负载电流均匀分配。但在实际应用中,在模块电压相同情况下,每个模块的输出阻抗是不一样的,输出电压细微的差别都将影响着输出电流的变化。所以一般输出不均流的主要原因都是输出电压和阻抗不一样。

 

      常用的并联电源电路设计方案有电阻并联法、电流均流并联法、二极管并联法三种。


 

      电阻并联法如上图所示:在模块输出端外加电阻再并联,原理是利用电阻的线性电压实现负载均衡。这种电源设计方案适用于输出功率不大、精确度要求较低的场合。


 

      电流均流并联法如上图所示:适用特定均流ic设计并联输出。这种电源设计方案适用于精确度要求较高的场合。

 

      二极管并联法如上图所示:在模块输出端接二极管再并联,这种电源设计方案可以防止输出电流逆流,形成内环路。

 

常用的电源模块并联均流方案:

1、输出阻抗法或称斜率法、下垂法。原理是调节输出内阻实现均流,缺点是电压调整率差。

 

2、主从法,原理是从中选定一个当主模块,其它模块为辅,缺点是如果主模块出现异常,整个系统将无法工作。

 

3、平均电流自动均流法,原理是将模块的电流放大后通过一个电阻连接到公用的均流母线上,按照均流母线上的平均电压实现调整均流。缺点是如果均流母线短路或者某一个模块故障,将会导致母线电压下降。

 

4、外接控制法,原理是使用控制器调节电流实现均流。缺点是要付加连线和均流控制器。

 

5、自动均流法,原理是让输出最大电流的模块自动成为主模块,其它模块输出向主模块靠近。

 

6、热力自动均流法,原理是让温度低的模块输出电流大,温度高的模块输出电流小来实现均流。

 

      并联技术还是逆变电源模块用来提高可靠性和扩大容量的重要手段。目前逆变电源并联控制方式有主从、集中、分布、3c控制、无互连线控制等5种控制方式。

 

      并联式模块电源现在已经成为了电源供电系统发展的一个重要方向,比单一式电源更有供电效率,均流控制不单是并联式电源的关键技术,同时也是大功率电源和冗余电源的关键技术。


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