多個電源模塊并聯(lián)應用的方法

工程師在設計電源系統(tǒng)時，當一個電源模塊無法滿足系統(tǒng)設計要求，通常會采用多個電源模塊并聯(lián)應用。電源并聯(lián)運行是實現(xiàn)大容量、大功率電源系統(tǒng)的關鍵，不過若是并聯(lián)太多模塊，將會影響均流和可靠性，并聯(lián)設計方案不當，嚴重的還會燒毀模塊和后級電路。

目前常用的電源并聯(lián)電路設計方案有電阻并聯(lián)法、電流均流并聯(lián)法和二極管并聯(lián)法三種。電阻并聯(lián)法是指在模塊輸出端外分別串接電阻再并聯(lián)，原理是利用電阻的線性電壓實現(xiàn)負載均衡，適用于輸出功率不大、準確度要求不高的場合。

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大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。自從70年,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進一步減小。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3。國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

Ott關于不同模式電磁干擾水平的公式(2)示意了回路面積對電路電磁干擾水平產生的直接線性影響。E=263×10-16(f2AI)(1/r) (2)輻射場正比于下列參數(shù)：涉及的諧波頻率(f，單位Hz)、回路面積(A，單位m2)、電流(I)和測量距離(r，單位m)。此概念可以推廣到所有利用梯形波形進行電路設計的場合，不過本文僅討論電源設計。參考圖4中的交流模型，研究其回路電流流動情況：起點為輸入電容器，然后在Q1導通期間流向Q1，再通過L1進入輸出電容器，后返回輸入電容器中。當Q1關斷、Q2導通時，就形成了第二個回路。之后存儲在L1內的能量流經輸出電容器和Q2，如圖5所示。電源模塊通電后快速燒毀的原因通電后快速燒毀的原因：（1）輸入電壓極性接反了（2）輸入電壓遠遠高于標稱電壓（3）輸出端極性電容接反了（4）輸出電路易引起短路或者外接負載在上電瞬間存在大電流解決方法：需要重新檢查一遍電路進行相應優(yōu)化或者調整電壓。這些回路面積控制對于降低電磁干擾是很重要的，在PCB走線布線時就要預先考慮清器件的布局問題。當然，回路面積能做到多小也是有實際限制的。

絕緣柵雙極性晶體管（Insulated Gate Bipolar tansistor，IGBT）是一種復合開關器件，關斷時的電流拖 尾會導致較大的關斷損耗，如果在關斷前使流過它的電流降到零，則可以顯著地降低開關損耗，因此IGBT宜采用零電流（ZCS）關斷方式。IGBT在 零電壓條件下關斷，同樣也能減小關斷損耗，但是MOSFET在零電流條件下開通時，并不能減小容性開通損耗。諧振轉換器（ResonantConverter ，RC）、準諧振轉換器（Qunsi-Tesonant Converter，QRC）、多諧振轉換器（Multi-ResonantConverter，MRC）、零電壓開關PWM轉換器（ZVS PWM Converter）、零電流開關PWM轉換器（ZCS PWM Converter）、零電壓轉換（Zero-Voltage-Transition，ZVT）PWM轉換器和零電流轉換（Zero- Voltage-Transition，ZVT）PWM轉換器等，均屬于軟開關直流轉換器。盡管本文所討論的原理適用于廣泛的電源設計，但我們在此只關注直流到直流的轉換器，因為它的應用相當廣泛，幾乎每一位硬件工程師都會接觸到與它相關的工作，說不定什么時候就必須設計一個電源轉換器。電力電子開關器件和零開關轉換器技術的發(fā)展，促使了高頻開關電源的發(fā)展。