保護(hù)電源：滿足當(dāng)今高功率需求的正確并聯(lián)方式

電源本質(zhì)上是一種電氣設(shè)備，它為計(jì)算機(jī)、電器、消費(fèi)電子產(chǎn)品或電池充電器等電氣負(fù)載提供電力(電壓和電流的組合)。由于電源的主要用途是將來(lái)自電網(wǎng)等來(lái)源的電力轉(zhuǎn)換為正確的電壓、電流和頻率以給負(fù)載供電，因此它也被稱為電力轉(zhuǎn)換器。在某些負(fù)載(如臺(tái)式計(jì)算機(jī))中，電源內(nèi)置于設(shè)備中。相比之下，電機(jī)和電器的電源通常是獨(dú)立的單元。

在某些應(yīng)用中，單個(gè)電源可能不足以提供負(fù)載所需的功率。例如，所需電壓可能比電源提供的電壓高得多，或者負(fù)載的電流要求可能比單個(gè)電源裝置的能力高得多。

串聯(lián)直流電源

在所需功率遠(yuǎn)高于單個(gè)電源所能提供的功率的應(yīng)用中，用戶可以根據(jù)需要將多個(gè)電源串聯(lián)或并聯(lián)。并聯(lián)多個(gè)電源會(huì)增加電流和功率，同時(shí)電壓保持不變。相反，將它們串聯(lián)會(huì)增加各個(gè)電源的電壓，從而在電流保持不變的情況下產(chǎn)生更高的總輸出電壓。

這在下面的等式中表示出來(lái)。

V輸出= V 1 + V 2 + V 3 +………………

V out是輸出電壓，V 1、V 2、V 3 ……是串聯(lián)的單個(gè)電源。但是，在串聯(lián)電源之前，用戶必須遵循一些注意事項(xiàng)。例如，串聯(lián)只允許使用相同類型和制造商型號(hào)的電源，即具有相似電壓、電流和輸出阻抗額定值的電源。但最重要的是，電流額定值應(yīng)該匹配。

此外，兩個(gè)或多個(gè)電源的串聯(lián)操作只能在任何一個(gè)電源的輸出隔離額定值范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，才能獲得比單個(gè)電源更高的電壓。簡(jiǎn)而言之，制造商建議的串聯(lián)連接的六個(gè)關(guān)鍵技巧是：

電動(dòng)汽車：并聯(lián)應(yīng)用示例

那么，用戶在什么情況下需要這種串聯(lián)連接呢?在電動(dòng)汽車 (EV) 等應(yīng)用中，制造商正在從 400 V 電池轉(zhuǎn)向 800 V。促使汽車制造商采用更高電壓的一些關(guān)鍵因素是提高電動(dòng)汽車效率、加快充電速度和減輕其他部件的重量。分析師數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)將電池電壓提高到 800 V，為電動(dòng)汽車中的電機(jī)和其他設(shè)備供電所需的電流遠(yuǎn)低于為 400 V 供電所需的電流，從而可以使用更細(xì)的電纜和更小的電子元件。

因此，它減輕了車輛重量，并最大限度地減少了熱量損失，從而提高了整體效率和電池續(xù)航里程。此外，它還有助于電池更快地充電，這是吸引電動(dòng)汽車買家的重要因素。目前，包括特斯拉(型號(hào) Cyber Truck)在內(nèi)的大約十家汽車原始設(shè)備制造商都采用了 800 V 架構(gòu)。而且這個(gè)數(shù)字還在快速增長(zhǎng)。

圖 1. 兩個(gè) 400 V 電源串聯(lián)連接以產(chǎn)生 800 V。

多電壓直流電源

在開(kāi)始項(xiàng)目之前，請(qǐng)確保電源具有相似的額定值，然后再將它們串聯(lián)起來(lái)。必須將兩個(gè)相似的電源串聯(lián)起來(lái)，才能從 400 V 單元產(chǎn)生 800 V 的供電(圖 1)。500 V 單元最接近所需的 400 V，例如可編程雙向直流電源，其輸出可以設(shè)置為 400 V，如圖 1 所示。

現(xiàn)在，要進(jìn)行串聯(lián)連接，請(qǐng)將一個(gè)電源裝置的負(fù)極端子連接到另一個(gè)電源的正極端子。這些輸出端子位于產(chǎn)品的后面板，如圖2所示。數(shù)字表示連接器的功能，如下所述。

圖 2. 雙向電源裝置的后面板連接。

1. 接口插槽

2. 主輔總線接口用于建立并行連接系統(tǒng)

3. 共享總線接口，用于建立并行連接系統(tǒng)

4. 輸出電壓遠(yuǎn)程感測(cè)輸入端

5. 輸出端子、銅排

6. 電源輸入端

7. 以太網(wǎng)接口

8. USB 接口

9. 用于隔離模擬程序、監(jiān)視器和其他功能的連接器(DB15 母頭)

10. 接地螺釘

如果使用雙向電源作為負(fù)載，則必須采取額外措施。我們?yōu)檫@些應(yīng)用提供串行連接盒。

其他示例需要從單個(gè) + 電源創(chuàng)建正極 (+) 和負(fù)極 (-) 電源，例如在飛機(jī)應(yīng)用中。例如，飛機(jī)使用 +/-270 Vdc 來(lái)創(chuàng)建 540 Vdc(波音 787)。串聯(lián)模型，中間點(diǎn)接地，允許用戶創(chuàng)建 +270 Vdc 參考和 -270 Vdc 參考并提供 60kW 功率(圖 4)。出于安全和隔離原因，制造商建議采取一些限制措施，這些限制在產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中有說(shuō)明。

圖 3. 要?jiǎng)?chuàng)建負(fù)電壓參考，請(qǐng)將中間點(diǎn)接地。

并聯(lián)運(yùn)行中電源的連接

該解決方案將兩個(gè)或多個(gè)電源并聯(lián)，適用于需要比單個(gè)電源更高功率和電流的應(yīng)用。但是，在并聯(lián)電源之前，用戶必須確保負(fù)載電流在電源之間均勻分配。為此，用戶必須確保使用相同的電源，并使用相同的電纜或?qū)w連接 DUT 的 + 和 - 輸出連接器。此外，使用相同長(zhǎng)度和厚度的電纜將電源單元連接到負(fù)載。因此，電纜上的電壓降是相同的，從而確保電源之間的電壓相同，并且每個(gè)電源的電流分配均勻。

實(shí)際上，許多電源制造商都將其產(chǎn)品(包括開(kāi)關(guān)電源和線性電源)評(píng)定為符合并聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。理想情況下，為了實(shí)現(xiàn)完美的電流共享，此配置中使用的各種電源必須具有相同的輸出阻抗，并且輸出電壓設(shè)置盡可能接近。隨著時(shí)間的推移，由于輸出參數(shù)的正常分散和老化(包括溫度)的影響，這種情況無(wú)法保證。

為此，制造商采用了一種稱為“主輔”的技術(shù)，并配有專用的負(fù)載共享總線。在此模式下，當(dāng)同一系列的多個(gè)電源型號(hào)通過(guò)“主輔”總線和共享總線連接時(shí)，整個(gè)多設(shè)備系統(tǒng)將作為單個(gè)設(shè)備運(yùn)行。使用“主輔”總線，系統(tǒng)數(shù)據(jù)(例如總功率和總電流)將被收集并顯示在主設(shè)備上。輔助設(shè)備的警告和警報(bào)會(huì)清晰地顯示在顯示屏上。共享總線為單個(gè)設(shè)備提供均勻的負(fù)載分配。

簡(jiǎn)而言之，該公司可編程雙向直流電源的并聯(lián)有三個(gè)步驟：

1. 物理上并聯(lián) +/- 輸出

2. 連接共享總線以確保各單元平等共享電流

3. 連接主/輔總線，確保單元之間的通信

4. 在設(shè)置菜單中將每個(gè)單元配置為主單元或輔助單元，并設(shè)置偏置和終端電阻，如下所示。

圖 4. 可編程雙向直流電源可使用 Cat-5 電纜通信和 BNC 電纜進(jìn)行電流感應(yīng)，輕松并聯(lián)。