- 電源模塊的選用方法
- 博大電源模塊串聯(lián)應用方式
- 博大電源模塊并聯(lián)應用方式
- 博大電源模塊備援應用
電源系統的設計對于電子設計人員來(lái)說(shuō)是極大的挑戰，他們要利用有限的資源與空間，在最短時(shí)間內設計出靈活、高效、可靠且具有競爭力的電源系統。而電源模塊是目前設計人員的最佳選擇，以模塊式電源取代分立式組件的設計方案，好比使用微處理器來(lái)替代集成電路，它可以更靈活、更快捷地完成系統設計及開(kāi)發(fā)，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或更改設計所花費的時(shí)間，節省人力及技術(shù)投資。
系統電源設計是應用系統設計中的一項極重要的工作，它對整個(gè)系統是否能正常工作起著(zhù)至關(guān)重要的作用。因此，在開(kāi)發(fā)一個(gè)系統時(shí)，如果最后才設計電源的話(huà)，往往很容易導致成本增加及可靠度下降，一開(kāi)始就將電源在系統中進(jìn)行整體設計，就能節省開(kāi)支、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)程并提高產(chǎn)品的可靠度。在此，國內最大的電源模塊產(chǎn)品代理商深圳中電華星電子技術(shù)有限公司特請博大模塊電源專(zhuān)業(yè)工程師向大家分享模塊電源選用及串并聯(lián)應用。
電源模塊選用方法
電源模塊的選用，首先必須確定電源規格，主要為電源功率、電源輸出電壓、輸出端口數及電源尺寸。而在設計系統時(shí)，則盡可能選用市場(chǎng)上通用的電源模塊，例如博大電源就擁有多達千款的標準模塊，其中多款可與其他品牌模塊電源接口通用。如此可縮短設計及開(kāi)發(fā)時(shí)程、降低成本并提高產(chǎn)品可靠度。因此，在系統設計時(shí)，可將電源模塊搭配不同的組合方式來(lái)達到提高輸出電壓、輸出電流或備份應用，有效的減少系統電源的種類(lèi)，提高電源模塊的共享性及可靠度。
博大電源模塊串聯(lián)應用
在實(shí)際應用中，由于板載面積、成本要求、特殊應用等需求，電源模塊產(chǎn)品常常需要串聯(lián)工作以獲得較高的輸出電壓，其組合應用方式分述如下。
1. 雙路輸出電源模塊：
圖2-1
圖2-1為一般常見(jiàn)的串聯(lián)工作應用，為了獲得較高的電壓輸出，可將兩個(gè)電源模塊的輸出串聯(lián)起來(lái)，然后直接與負載連接，可得到兩組輸出相加之后的輸出電壓(Vo1 + Vo2)。
博大電源工程師一般會(huì )建議用戶(hù)在各組輸出并上二極管，用來(lái)防止兩組輸出因啟動(dòng)時(shí)間差，在輸出端產(chǎn)生不正常的電流路徑所造成的不良影響，串聯(lián)后的輸出電壓，可再加上輸出電容，用以降低因兩電源模塊差頻所造成的Ripple & Noise。
2. 雙路輸出電源模塊：
圖2-2
圖2-2為兩個(gè)雙路輸出電源模塊串聯(lián)接線(xiàn)方式，因此，可得到四組Vout相加后的輸出電壓。單一個(gè)雙路輸出電源模塊，其兩組輸出之啟動(dòng)時(shí)間是一致的，故僅需在+/-Vo1及+/-Vo2各并上二極管即可，如圖左所示。在上圖中，輸出端共并上4顆二極管，此方式亦可行，但較浪費成本。串聯(lián)后的輸出電壓，可再加上輸出電容，用以降低因兩電源模塊差頻所造成的Ripple & Noise。
二極管的選用，應選擇正向導通壓降低的二極管，如蕭特基二極管，且其反向耐壓應大于對應的電源輸出電壓，順向電流額定值應大于串聯(lián)負載電流。
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博大電源模塊并聯(lián)應用
在實(shí)際應用各種，博大電源模塊可透過(guò)兩組或多組并聯(lián)，來(lái)達到多倍的輸出功率，供系統使用。一般的電源模塊大多為固定電壓輸出，除非電源模塊本身具有可并聯(lián)操作功能，否則不應該并聯(lián)使用。主要的考慮點(diǎn)在于兩個(gè)電源模塊的輸出電壓調整不可能完全相等，那么輸出電壓較高的模塊將會(huì )提供全部的負載電流。其次，即使兩個(gè)電源模塊的輸出電壓調整為完全相等，也會(huì )由于兩者不同的輸出阻抗及其隨時(shí)間和溫度不同產(chǎn)生的變化，將會(huì )造成兩個(gè)電源模塊的負載電流不平衡，因此，與串聯(lián)應用相比，電源模塊輸出的并聯(lián)就相對困難許多。下面就博大電源模塊工程師就幾個(gè)常見(jiàn)的電源模塊并聯(lián)應用方式說(shuō)明如下。
1. Drop Resistor：
圖3-1
在兩組電源模塊的輸出端，分別串接Drop電阻，再并聯(lián)使用，如圖3-1所示。此種方式主要利用輸出電流對R1及R2形成的線(xiàn)性電壓降，使得兩組電源模塊會(huì )盡量達到平衡供應負載的目的，避免輸出電壓較高的電源模塊來(lái)提供大部份的負載需求。
依據中電華星的實(shí)際使用經(jīng)驗，此種方式的成本較低，適合使用在精度要求不高的系統應用中。
2. Decoupling Diode：
圖3-2
圖3-2為使用Decoupling Diode方式的輸出并聯(lián)應用方式，其方式為在二組電源模塊的輸出端，分別串接上二極管，再并聯(lián)使用。
其原理與Drop Resistor相同，使用D1與D2取代電阻的作用，而使用二極管的好處，還可用來(lái)防止不同電源模塊之輸出電壓逆流到另一個(gè)電源模塊，這在某些電源架構上是需要的。
3. Current Share：
圖3-3
如圖3-3，為使用Current share專(zhuān)用IC進(jìn)行并聯(lián)使用，在此種方式，每一個(gè)電源模塊本身需具備有Remote sense或Trim的功能，方可進(jìn)行均流控制。此種方式的每一個(gè)電源模塊都可以均流輸出，對電源模塊的壽命有幫助，但成本相對較高，適合應用于有較高精確度要求的應用場(chǎng)合。
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博大電源模塊備援應用舉例
利用博大電源模塊備援功能應用主要是將兩個(gè)相同的模塊輸出通過(guò)二極管后并聯(lián)連接，可使輸出能力倍增，同時(shí)提高了電源系統的可靠度。備援系統大多以N+1來(lái)表示，即以N個(gè)電源模塊提供系統所需的額定電源，另外至少再多1組電源模塊，做為備援用途，以防止電源模塊產(chǎn)生不良時(shí)造成系統無(wú)法持續運作，維持系統的正常運作。如果再搭配允許熱插拔的電源模塊及相應輸出的警報電路，將電源模塊放在可以拆卸的母線(xiàn)上，當故障出現時(shí)，可將電源模塊實(shí)時(shí)更換，電源系統將會(huì )擁有非常高的可靠性。
1. OR-ing Diode：
圖4-1
在兩組或多組電源模塊輸出回路中，各串接二極管后并聯(lián)連接，使得當單一模塊產(chǎn)生異常時(shí)，其它模塊可接續提供電源，維持系統工常運作。其中二極管應選擇低順向導通電壓降(Low Vf)，以降低導通損失。
2. OR-ing FET：
圖4-2
多組電源之EMI Decoupling
在一電源系統中，若同時(shí)使用多組電源模塊，且輸入端使用同一電源時(shí)，為防止二組或多組電源模塊之間的交互干擾，形成系統所不樂(lè )見(jiàn)的EMI問(wèn)題，甚至造成系統誤動(dòng)作的諧波，此時(shí)，可在電源系統前端與EMI filter之間加入L1、C1、L2與C2來(lái)減低電源模塊之間的交互干擾。
圖5-1
