保护电源：满足当今高功率需求的正确并联方式

[导读]电源本质上是一种电气设备，它为计算机、电器、消费电子产品或电池充电器等电气负载提供电力(电压和电流的组合)。由于电源的主要用途是将来自电网等来源的电力转换为正确的电压、电流和频率以给负载供电，因此它也被称为电力转换器。在某些负载(如台式计算机)中，电源内置于设备中。相比之下，电机和电器的电源通常是独立的单元。

电源本质上是一种电气设备，它为计算机、电器、消费电子产品或电池充电器等电气负载提供电力(电压和电流的组合)。由于电源的主要用途是将来自电网等来源的电力转换为正确的电压、电流和频率以给负载供电，因此它也被称为电力转换器。在某些负载(如台式计算机)中，电源内置于设备中。相比之下，电机和电器的电源通常是独立的单元。

在某些应用中，单个电源可能不足以提供负载所需的功率。例如，所需电压可能比电源提供的电压高得多，或者负载的电流要求可能比单个电源装置的能力高得多。

串联直流电源

在所需功率远高于单个电源所能提供的功率的应用中，用户可以根据需要将多个电源串联或并联。并联多个电源会增加电流和功率，同时电压保持不变。相反，将它们串联会增加各个电源的电压，从而在电流保持不变的情况下产生更高的总输出电压。

这在下面的等式中表示出来。

V输出= V 1 + V 2 + V 3 +………………

V out是输出电压，V 1、V 2、V 3 ……是串联的单个电源。但是，在串联电源之前，用户必须遵循一些注意事项。例如，串联只允许使用相同类型和制造商型号的电源，即具有相似电压、电流和输出阻抗额定值的电源。但最重要的是，电流额定值应该匹配。

此外，两个或多个电源的串联操作只能在任何一个电源的输出隔离额定值范围内实现，才能获得比单个电源更高的电压。简而言之，制造商建议的串联连接的六个关键技巧是：

电动汽车：并联应用示例

那么，用户在什么情况下需要这种串联连接呢?在电动汽车 (EV) 等应用中，制造商正在从 400 V 电池转向 800 V。促使汽车制造商采用更高电压的一些关键因素是提高电动汽车效率、加快充电速度和减轻其他部件的重量。分析师数据显示，通过将电池电压提高到 800 V，为电动汽车中的电机和其他设备供电所需的电流远低于为 400 V 供电所需的电流，从而可以使用更细的电缆和更小的电子元件。

因此，它减轻了车辆重量，并最大限度地减少了热量损失，从而提高了整体效率和电池续航里程。此外，它还有助于电池更快地充电，这是吸引电动汽车买家的重要因素。目前，包括特斯拉(型号 Cyber Truck)在内的大约十家汽车原始设备制造商都采用了 800 V 架构。而且这个数字还在快速增长。

图 1. 两个 400 V 电源串联连接以产生 800 V。

多电压直流电源

在开始项目之前，请确保电源具有相似的额定值，然后再将它们串联起来。必须将两个相似的电源串联起来，才能从 400 V 单元产生 800 V 的供电(图 1)。500 V 单元最接近所需的 400 V，例如可编程双向直流电源，其输出可以设置为 400 V，如图 1 所示。

现在，要进行串联连接，请将一个电源装置的负极端子连接到另一个电源的正极端子。这些输出端子位于产品的后面板，如图2所示。数字表示连接器的功能，如下所述。

图 2. 双向电源装置的后面板连接。

1. 接口插槽

2. 主辅总线接口用于建立并行连接系统

3. 共享总线接口，用于建立并行连接系统

4. 输出电压远程感测输入端

5. 输出端子、铜排

6. 电源输入端

7. 以太网接口

8. USB 接口

9. 用于隔离模拟程序、监视器和其他功能的连接器(DB15 母头)

10. 接地螺钉

如果使用双向电源作为负载，则必须采取额外措施。我们为这些应用提供串行连接盒。

其他示例需要从单个 + 电源创建正极 (+) 和负极 (-) 电源，例如在飞机应用中。例如，飞机使用 +/-270 Vdc 来创建 540 Vdc(波音 787)。串联模型，中间点接地，允许用户创建 +270 Vdc 参考和 -270 Vdc 参考并提供 60kW 功率(图 4)。出于安全和隔离原因，制造商建议采取一些限制措施，这些限制在产品数据表中有说明。

图 3. 要创建负电压参考，请将中间点接地。

并联运行中电源的连接

该解决方案将两个或多个电源并联，适用于需要比单个电源更高功率和电流的应用。但是，在并联电源之前，用户必须确保负载电流在电源之间均匀分配。为此，用户必须确保使用相同的电源，并使用相同的电缆或导体连接 DUT 的 + 和 - 输出连接器。此外，使用相同长度和厚度的电缆将电源单元连接到负载。因此，电缆上的电压降是相同的，从而确保电源之间的电压相同，并且每个电源的电流分配均匀。

实际上，许多电源制造商都将其产品(包括开关电源和线性电源)评定为符合并联标准。理想情况下，为了实现完美的电流共享，此配置中使用的各种电源必须具有相同的输出阻抗，并且输出电压设置尽可能接近。随着时间的推移，由于输出参数的正常分散和老化(包括温度)的影响，这种情况无法保证。

为此，制造商采用了一种称为“主辅”的技术，并配有专用的负载共享总线。在此模式下，当同一系列的多个电源型号通过“主辅”总线和共享总线连接时，整个多设备系统将作为单个设备运行。使用“主辅”总线，系统数据(例如总功率和总电流)将被收集并显示在主设备上。辅助设备的警告和警报会清晰地显示在显示屏上。共享总线为单个设备提供均匀的负载分配。

简而言之，该公司可编程双向直流电源的并联有三个步骤：

1. 物理上并联 +/- 输出

2. 连接共享总线以确保各单元平等共享电流

3. 连接主/辅总线，确保单元之间的通信

4. 在设置菜单中将每个单元配置为主单元或辅助单元，并设置偏置和终端电阻，如下所示。