- 電源模塊的選用方法
- 博大電源模塊串聯(lián)應(yīng)用方式
- 博大電源模塊并聯(lián)應(yīng)用方式
- 博大電源模塊備援應(yīng)用
電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對于電子設(shè)計(jì)人員來說是極大的挑戰(zhàn),他們要利用有限的資源與空間,在最短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出靈活、高效、可靠且具有競爭力的電源系統(tǒng)。而電源模塊是目前設(shè)計(jì)人員的最佳選擇,以模塊式電源取代分立式組件的設(shè)計(jì)方案,好比使用微處理器來替代集成電路,它可以更靈活、更快捷地完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開發(fā),縮短產(chǎn)品開發(fā)或更改設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間,節(jié)省人力及技術(shù)投資。
系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)極重要的工作,它對整個(gè)系統(tǒng)是否能正常工作起著至關(guān)重要的作用。因此,在開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)時(shí),如果最后才設(shè)計(jì)電源的話,往往很容易導(dǎo)致成本增加及可靠度下降,一開始就將電源在系統(tǒng)中進(jìn)行整體設(shè)計(jì),就能節(jié)省開支、縮短開發(fā)時(shí)程并提高產(chǎn)品的可靠度。在此,國內(nèi)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業(yè)工程師向大家分享模塊電源選用及串并聯(lián)應(yīng)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(guī)格,主要為電源功率、電源輸出電壓、輸出端口數(shù)及電源尺寸。而在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),則盡可能選用市場上通用的電源模塊,例如博大電源就擁有多達(dá)千款的標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)及開發(fā)時(shí)程、降低成本并提高產(chǎn)品可靠度。因此,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),可將電源模塊搭配不同的組合方式來達(dá)到提高輸出電壓、輸出電流或備份應(yīng)用,有效的減少系統(tǒng)電源的種類,提高電源模塊的共享性及可靠度。
博大電源模塊串聯(lián)應(yīng)用
在實(shí)際應(yīng)用中,由于板載面積、成本要求、特殊應(yīng)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(yīng)用方式分述如下。
1. 雙路輸出電源模塊:
圖2-1
圖2-1為一般常見的串聯(lián)工作應(yīng)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,然后直接與負(fù)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)建議用戶在各組輸出并上二極管,用來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(fèi)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(yīng)選擇正向?qū)▔航档偷亩O管,如蕭特基二極管,且其反向耐壓應(yīng)大于對應(yīng)的電源輸出電壓,順向電流額定值應(yīng)大于串聯(lián)負(fù)載電流。
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博大電源模塊并聯(lián)應(yīng)用
在實(shí)際應(yīng)用各種,博大電源模塊可透過兩組或多組并聯(lián),來達(dá)到多倍的輸出功率,供系統(tǒng)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(yīng)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(diào)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(fù)載電流。其次,即使兩個(gè)電源模塊的輸出電壓調(diào)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(fù)載電流不平衡,因此,與串聯(lián)應(yīng)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)常見的電源模塊并聯(lián)應(yīng)用方式說明如下。
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形成的線性電壓降,使得兩組電源模塊會(huì)盡量達(dá)到平衡供應(yīng)負(fù)載的目的,避免輸出電壓較高的電源模塊來提供大部份的負(fù)載需求。
依據(jù)中電華星的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn),此種方式的成本較低,適合使用在精度要求不高的系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)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(gòu)上是需要的。
3. Current Share:
圖3-3
如圖3-3,為使用Current share專用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(yīng)用于有較高精確度要求的應(yīng)用場合。
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博大電源模塊備援應(yīng)用舉例
利用博大電源模塊備援功能應(yīng)用主要是將兩個(gè)相同的模塊輸出通過二極管后并聯(lián)連接,可使輸出能力倍增,同時(shí)提高了電源系統(tǒng)的可靠度。備援系統(tǒng)大多以N+1來表示,即以N個(gè)電源模塊提供系統(tǒng)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(tǒng)無法持續(xù)運(yùn)作,維持系統(tǒng)的正常運(yùn)作。如果再搭配允許熱插拔的電源模塊及相應(yīng)輸出的警報(bào)電路,將電源模塊放在可以拆卸的母線上,當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí),可將電源模塊實(shí)時(shí)更換,電源系統(tǒng)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(dāng)單一模塊產(chǎn)生異常時(shí),其它模塊可接續(xù)提供電源,維持系統(tǒng)工常運(yùn)作。其中二極管應(yīng)選擇低順向?qū)妷航?Low Vf),以降低導(dǎo)通損失。
2. OR-ing FET:
圖4-2
多組電源之EMI Decoupling
在一電源系統(tǒng)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(tǒng)所不樂見的EMI問題,甚至造成系統(tǒng)誤動(dòng)作的諧波,此時(shí),可在電源系統(tǒng)前端與EMI filter之間加入L1、C1、L2與C2來減低電源模塊之間的交互干擾。
圖5-1