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并联谐振或串联谐振连接电源以增加输出功率
2020-12-15

在某些应用中,使用单个电源可能不足以提供负载所需的功率。使用多个电源的原因可能包括冗余操作以提高可靠性或增加输出功率。提供组合电源时,必须注意确保所有电源以平衡方式提供电源。


连接电源以实现冗余


冗余电源是一种拓扑结构,其中连接了多个电源的输出以提高系统的可靠性,但不增加功率输出。冗余配置通常设计为仅在其中一个主电源发生故障时仅从主电源汲取输出电流,并从备用电源汲取电流。由于汲取负载电流会在电源中的组件上施加压力,因此,当冗余电源中的一个电源出现问题之前,都不会从冗余电源中汲取电流时,就可以实现系统的高可靠性。


输出并联谐振的电源


用于增加输出功率的常见拓扑是将两个或更多电源的输出并联连接。在这种配置中,每个电源提供所需的负载电压,而并联连接电源则会增加可用负载电流,从而增加可用负载功率。


此拓扑可以成功实现,但是要确保配置效率,需要考虑很多因素。对于并联配置,带有内部电路的电源是首选,因为内部电路将提高电流共享的效率。如果电流共享应用中使用的电源没有内部共享电路,则必须使用效率可能较低的外部方法。


首先要考虑的是电源之间负载电流的分配情况如何。负载电流分布既取决于电源的设计,也取决于用于并联连接电源输出的外部电路和导体的设计。由于有效配置电源的挑战,在并联连接相同电源时,几乎总是会出现这种情况。但是,可以并联配置电源,使其具有匹配的输出电压和不匹配的最大输出电流。


输出串联谐振的电源


串联谐振


获得更大功率传送给负载的另一种选择是串联而不是并联连接多个电源的输出。采用串联拓扑的一些优势包括:几乎完全利用电源之间的功率传输,无需配置或共享电路,并且对多种应用设计具有容忍性。如前所述,当并联连接电源的输出时,每个电源都提供所需的电压,并且负载电流在电源之间共享。相比之下,当电源的输出串联连接时,每个电源提供所需的负载电流,并且提供给负载的输出电压将是串联电源的组合。


应当注意,当电源配置为串联输出时,电源不需要具有相似的输出特性。负载电流将被限制为配置中任何电源的最低负载电流能力,并且负载电压将是串中所有电源的输出电压之和。


在串联输出配置中使用电源时,会受到一些限制。局限性之一是电源的输出必须设计成能够承受串联配置引起的电压偏移。该偏移电压通常不会成为问题,但以接地为基准的电源的输出电压不能堆叠在其他电源的输出上。第二个限制是,当串中的其余输出处于活动状态时,如果输出未处于活动状态,则电源的输出可能会承受反向电压。通过在每个电源的输出两端放置一个反向偏置的二极管,可以轻松解决反向电压问题。

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