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談開關(guān)電源的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)-并聯(lián)
來源: 發(fā)布時(shí)間:2019-05-24 點(diǎn)擊量:1051
在設(shè)計(jì)人員希望考慮將開關(guān)電源并聯(lián)使用可能有很多原因。其中有些與物料清單和物流問題相關(guān),其他則集中于滿足系統(tǒng)電流、性能或可靠性目標(biāo)。
在非設(shè)計(jì)方面,并聯(lián)電源的能力也利于某個(gè)開關(guān)電源能單獨(dú)使用,或在跨廣泛產(chǎn)品線中組合使用。這可以簡(jiǎn)化采購,增加單一電源的用量并簡(jiǎn)化庫存管理。
當(dāng)然,考慮并聯(lián)電源的技術(shù)原因更加復(fù)雜。首先,或許由于無法獲得較低功耗的元器件,或者市場(chǎng)增加了新賣點(diǎn)和新功能,產(chǎn)品可能實(shí)際上比預(yù)算需要更多電流,這時(shí)使用并聯(lián)電源可能是一種“保險(xiǎn)”的形式。
其次,并聯(lián)開關(guān)電源可以支持N+1甚至N+2冗余,以防止單點(diǎn)故障,或在不影響系統(tǒng)的前提下實(shí)現(xiàn)故障電源的熱插拔。第三,它允許使用功能、特點(diǎn)和外形尺寸熟知的、經(jīng)過驗(yàn)證的電源,因而可減少設(shè)計(jì)導(dǎo)入風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。最后,如果一個(gè)高功率單元在一個(gè)高度局限的區(qū)域散熱量太多,它可以通過增加電源轉(zhuǎn)換器布板的靈活性來實(shí)現(xiàn)“熱擴(kuò)散”。
開關(guān)電源并聯(lián)提供靈活性和潛在好處的同時(shí),也帶來了一個(gè)明顯的問題:可以在并聯(lián)配置中使用任何電源嗎?答案是“不能”。它取決于開關(guān)電源的設(shè)計(jì)、開關(guān)電源連接所用的技術(shù),以及并聯(lián)使用開關(guān)電源的理由。
希望將開關(guān)電源并聯(lián)最明顯和最簡(jiǎn)單的方法是簡(jiǎn)單地將其輸出連接在一起。一般來說,這行不通,因?yàn)槊總€(gè)電源都有其自己的輸出電壓調(diào)節(jié),因此不僅要設(shè)法在其負(fù)載變化時(shí)仍然保證這個(gè)調(diào)節(jié),而且在調(diào)節(jié)時(shí)還需要避開其他電源閉合回路的影響。
對(duì)于那些內(nèi)部包括傳統(tǒng)的誤差放大器和參考的電源來說,只以并聯(lián)方式放置多個(gè)電源不是實(shí)現(xiàn)高功率陣列的有效方法。電源之間的參數(shù)差異往往會(huì)引起一個(gè)電源——那個(gè)以輸出電壓為基準(zhǔn)的最高參考電壓的電源——承載所有負(fù)載電流,而所有剩下的電源不會(huì)帶載。
電源設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化,而增強(qiáng)并聯(lián)配置:
開關(guān)電源供應(yīng)商可以采取步驟來應(yīng)對(duì)并聯(lián)挑戰(zhàn)。例如,采用轉(zhuǎn)換器級(jí)封裝(ChiP)的Vicor的DCM DC-DC轉(zhuǎn)換器采用一條內(nèi)置負(fù)斜率負(fù)載線;因此,隨著負(fù)載的增加,DCM的內(nèi)部穩(wěn)壓器僅略微降低輸出電壓。這實(shí)際上就像小鎮(zhèn)流電阻器的實(shí)現(xiàn)方法,但并沒有用任何實(shí)際的電阻器,而且具有其他幾個(gè)關(guān)鍵特性。
它是一種實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)流電阻器的不同方法,因?yàn)闆]有物理電阻器,也沒有生成的熱量,不涉及熱能浪費(fèi)。第二個(gè)區(qū)別涉及動(dòng)態(tài)響應(yīng),因?yàn)轭l率高達(dá)數(shù)百千赫,由于沒有高頻寄生問題,在其I-V傳遞函數(shù)曲線中,真正的電阻器可以被認(rèn)為具有無限的“帶寬”。因此,電阻器上電壓的任何瞬時(shí)變化都會(huì)導(dǎo)致電流的相應(yīng)變化。
使用并聯(lián)電源是實(shí)現(xiàn)庫存和采購、產(chǎn)品通用性、額外輸出電流和N+1冗余效益的一種有吸引力并可行的技術(shù)。不過,我們必須要了解可能的并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以及如何保持跨多個(gè)電源的閉環(huán)電源調(diào)節(jié)。
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