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导轨式开关电源并联和冗余技术在实践中的应用

2018-12-17

在使用导轨式开关电源时, 为了提供超过单个电源所能达到的输出最大功率, 可以通过电源

并联的方法来增加输出的电流量。简单的并联运行模式是要求二个或多个电源直接并联, 而不产

生任何损坏的现象, 其重要的一点就是电源对输出功率的承受力, 所谓的简单并联并不考虑电流

的均流问题, 而是考虑在启动时或负载变化时的并联电源可能产生的问题。人们将两个电源简单

地并联起来, 并将它的输出电源调整到尽可能一致, 这样在工作实践中往往会出现这种现象: 电

源1 首先承担全部负载, 一直到它的电流极限, 然后电源2 承受余下的电流, 如果这样并联运行

作为冗余功能使用, 同时采用不同的输入源的工作的话, 那么这种方式是受欢迎的, 因为它可以

对输入源寿命起延长保护作用(如电池等) 。如果这样并联运行作为提高输出总功率, 即加大电

流量的情况下, 这种不均流的工作方式将带来不良的后果, 因为这样一个电源一直工作在满负载

的状态下, 其电源的寿命大大减少, 并联电源的可靠性大大降低, 这个电源往往也会过早地损坏。

所以一般并联电源必须合理地分配电流,这里有两种实现的方法。

导轨式开关电源

为了提高供电电源的可靠性, 在许多工业应用场合都采用冗余电源的方案, 这就是说在并联

的电源中至少有一个电源处于后备状态。这样当并联电源中任一电源发生损坏时, 这个后备电源

自动切换到工作状态, 已保证并联电源继续提供设计的总功率, 这种冗余方案称为N+1冗余, 为

了进行更高地提高可靠性,也可采用N+M的冗余方案,所有M个电源都处于后备状态,即使M

个电源发生故障时, 并联电源仍能正常工作, 提供给负载所需的功率。为了保证冗余电源运行模

式的高可靠性, 其电路的设计要考虑的问题比一般并联电源的方案多得多。比如说, 必须考虑任

何一个电源不应长期在功率极限或电流极限状态下工作。这样产生的热量会影响寿命和提高损坏

的概率, 在最坏的状况下, 冗余决不允许输出回路的电压短路的现象出现, 这会引起负载回路的

短路,完全不能实现冗余功能。因此为了100%地实现冗余功能,各个电源之间必须互相隔离,

这一般可采用串接一个隔离二极管来实现, 如采用PULS公司生产的SLR01、SLR02 隔离二极管模

块。同时PULS公司还生产将隔离二极管集成在开关电源的冗余电源,如PULS公司的SLR2、SLR

5 和SLR10的冗余电源。在实现冗余工作方案是,必须考虑设备的检测能力,以提高系统工程的

安全性。当冗余电源中任何一个电源出现故障时, 必须要有一个显示信号, 及时地观察到哪个电

源坏了,以便尽快地进行现场处理。因此冗余电源中,任一电源的工作状态需有一个检测装置。

PULS公司的隔离二极管模块上都有各个电源的状态显示灯,并有一个与控制器相连接的断电器

触点。能将电源的工作状态及时地送入控制系统中,实现监控。在制定冗余电路方案时,电源的

输入电压与电网连接时, 冗余电源的输入电源应连接在不同的相线上, 这样当一个相线出现问题

时,连接在其他相线上的电源仍能继续工作, 这样大大提高了冗余电源系统的可靠性。对于三相

电源来讲, 开关电源必须具有缺相工作功能, 即三相电源能在两相状态下工作, 以提供冗余电源

的可靠性。


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