工程師在設計電源系統時,當一個電源模塊無法滿足系統設計要求,通常會採用多個電源模塊並聯應用。電源並聯運行是實現大容量、大功率電源系統的關鍵,不過若是並聯太多模塊,將會影響均流和可靠性,並聯設計方案不當,嚴重的還會燒毀模塊和後級電路。
目前常用的電源並聯電路設計方案有電阻並聯法、電流均流並聯法和二極體並聯法三種。電阻並聯法是指在模塊輸出端外分別串接電阻再並聯,原理是利用電阻的線性電壓實現負載均衡,適用於輸出功率不大、精確度要求不高的場合。
電流均流並聯法是指使用特定均流IC設計並聯輸出,但是成本較高,適用於精確度要求較高的場合。二極體並聯法是指在模塊輸出端分別串接二極體再並聯,優點是可以防止輸出電流逆流到另一個模塊,從而形成內環路。
電源模塊並聯異常有啟動異常、輸出短路、輸出無法均流、模塊燒毀等,模塊並聯無法均流一般從結構上和輸出特性分析。若倆個模塊的參數完全相同時(最大輸出電壓和輸出阻抗,負載特性曲線重合),則能實現負載電流均勻分配。但在實際應用中,在模塊電壓相同情況下,每個模塊的輸出阻抗是不一樣的,輸出電壓細微的差別都將影響著輸出電流的變化。所以一般輸出不均流的主要原因都是輸出電壓和阻抗不一樣。
常用的電源模塊並聯應用均流方法:
1、輸出阻抗法或稱斜率法、下垂法。原理是調節輸出內阻實現均流,缺點是電壓調整率差。
2、主從法,原理是從中選定一個當主模塊,其它模塊為輔,缺點是如果主模塊出現異常,整個系統將無法工作。
3、平均電流自動均流法,原理是將模塊的電流放大後通過一個電阻連接到公用的均流母線上,按照均流母線上的平均電壓實現調整均流。缺點是如果均流母線短路或者某一個模塊故障,將會導致母線電壓下降。
4、外接控制法,原理是使用控制器調節電流實現均流。缺點是要付加連線和均流控制器。
5、自動均流法,原理是讓輸出最大電流的模塊自動成為主模塊,其它模塊輸出向主模塊靠近。
6、熱力自動均流法,原理是讓溫度低的模塊輸出電流大,溫度高的模塊輸出電流小來實現均流。
目前並聯技術還是逆變電源模塊用來提高可靠性和擴大容量的重要手段,逆變電源並聯控制方式有主從、集中、分布、3C控制、無互連線控制等5種控制方式。並聯電源模塊現在已經成為了電源供電系統發展的一個重要方向,比單一式電源更有供電效率,均流控制不單是並聯式電源的關鍵技術,同時是大功率電源和冗餘電源的關鍵技術。