多個(gè)電源模塊并聯(lián)應(yīng)用的方法

工程師在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)一個(gè)電源模塊無(wú)法滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，通常會(huì)采用多個(gè)電源模塊并聯(lián)應(yīng)用。電源并聯(lián)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)大容量、大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵，不過(guò)若是并聯(lián)太多模塊，將會(huì)影響均流和可靠性，并聯(lián)設(shè)計(jì)方案不當(dāng)，嚴(yán)重的還會(huì)燒毀模塊和后級(jí)電路。

目前常用的電源并聯(lián)電路設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，適用于輸出功率不大、準(zhǔn)確度要求不高的場(chǎng)合。

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傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流; (2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。輸出電壓過(guò)低的原因：（1）輸入電壓較低或功率不足（2）輸出線路過(guò)長(zhǎng)或過(guò)細(xì)，造成線損過(guò)大（3）輸入端的防反接二極管壓降過(guò)大（4）輸入濾波電感過(guò)大解決方法：可以通過(guò)調(diào)整供電或者更換相應(yīng)的外圍電路來(lái)改善。

Ott關(guān)于不同模式電磁干擾水平的公式(2)示意了回路面積對(duì)電路電磁干擾水平產(chǎn)生的直接線性影響。E=263×10-16(f2AI)(1/r) (2)輻射場(chǎng)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(cè)量距離(r，單位m)。此概念可以推廣到所有利用梯形波形進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的場(chǎng)合，不過(guò)本文僅討論電源設(shè)計(jì)。參考圖4中的交流模型，研究其回路電流流動(dòng)情況：起點(diǎn)為輸入電容器，然后在Q1導(dǎo)通期間流向Q1，再通過(guò)L1進(jìn)入輸出電容器，后返回輸入電容器中。當(dāng)Q1關(guān)斷、Q2導(dǎo)通時(shí)，就形成了第二個(gè)回路。之后存儲(chǔ)在L1內(nèi)的能量流經(jīng)輸出電容器和Q2，如圖5所示。這些回路面積控制對(duì)于降低電磁干擾是很重要的，在PCB走線布線時(shí)就要預(yù)先考慮清器件的布局問(wèn)題。當(dāng)然，回路面積能做到多小也是有實(shí)際限制的。非隔離式轉(zhuǎn)換器與隔離式轉(zhuǎn)換器的組合，可以得到單個(gè)轉(zhuǎn)換器所不具備的一些特性。

從公式2可以看出，減小開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積會(huì)有效降低電磁干擾水平。如果回路面積減小為原來(lái)的3倍，電磁干擾會(huì)降低9.5dB，如果減小為原來(lái)的10倍，則會(huì)降低20 dB。設(shè)計(jì)時(shí)，從化圖4和圖5所示的兩個(gè)回路節(jié)點(diǎn)的回路面積著手，細(xì)致考慮器件的布局問(wèn)題，同時(shí)注意銅線連接問(wèn)題。盡量避免同時(shí)使用PCB的兩面，因?yàn)橥讜?huì)使電感顯著，進(jìn)而帶來(lái)其他問(wèn)題。恰當(dāng)放置高頻輸入和輸出電容器的重要性常被忽略。若干年以前，我所在的公司曾把我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)讓給國(guó)外制造商。結(jié)果，我的工作職責(zé)也發(fā)生了很大變化，我成了一名顧問(wèn)，幫助電源設(shè)計(jì)新手解決文中提到的一系列需要權(quán)衡的事宜及其他眾多問(wèn)題。這里有一個(gè)含有集成鎮(zhèn)流器的離線式開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)例子：設(shè)計(jì)人員希望降低終功率級(jí)中的電磁干擾。我只是簡(jiǎn)單地將高頻輸出電容器移動(dòng)到更靠近輸出級(jí)的位置，其回路面積就大約只剩原來(lái)的一半，而電磁干擾就降低了約 6dB。而這位設(shè)計(jì)者顯然不太懂得其中的道理，他稱那個(gè)電容為“魔法帽子”，而事實(shí)上我們只是減小了開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積。R為保險(xiǎn)絲，D1為保護(hù)二極管，D2為瞬態(tài)吸收二極管(P6KE系列)。