С радостью приветствуем вас на нашем канале!
Сегодня мы поговорим о такой сервисной функции электропитания, как параллельная работа. Она позволяет включать модули на общую нагрузку для увеличения суммарной мощности. Мы поговорим о том, как распределяются токи между параллельными модулями электропитания, что будет, если использовать модули на общую нагрузку без специализированных функций, и что будет, если не использовать рекомендуемые разделительные диоды.
Мы собрали схему, в основе которой два модуля электропитания серии МДМ-В, мощностью по 120 Вт каждый с рабочим диапазоном входного напряжения 17-26 В и выходным напряжением 24 В. В обвязке использованы входной конденсатор 220 мкФ и выходной конденсатор 22 мкФ.
Выводы параллельно работы у меня между модулями соединены. Именно это соединение позволяет модулям распределять ровно токи при включении на общую нагрузку.
Также в схеме вы можете увидеть разделительные диоды, в нашем случае — это диодная сборка с общим катодом. Диоды включены в плюсовую цепь каждого модуля электропитания и призваны не допустить взаимовлияние модулей друг на друга.
Мы будем использовать лабораторный источник электропитания. Во входных цепях устанавливаем два амперметра перед каждым модулем электропитания. Мы будем отслеживать равномерность распределения токов между ними при параллельном включении. Почему во входной цепи мы поставили амперметры? Это рекомендация технических условий. Связано это с тем, что выходные цепи при параллельном включении рекомендуется делать как можно более короткими, и, чтобы их протяженность не увеличивать, амперметры рекомендуется включать во входную цепь. По выходу у нас только два вольтметра, которые показывают напряжение каждого из модулей; электронная нагрузка и осциллограф, который показывает форму напряжения на выходе каждого модуля электропитания. Давайте поэкспериментируем. В первом эксперименте мы подключим модуль согласно всем рекомендациям. Выводы у нас соединены и по выходу применены разделительные диоды. Давайте попробуем включить. Модули у нас запустились, мы видим по 24 В на выходе каждого преобразователя, нагрузка чуть больше 4 А.
Давайте увеличим ее. Выставляем 7 А — это 70 % от максимальной мощности двух модулей электропитания, примерно 170 Вт.
Именно такой коэффициент загрузки рекомендуется техническими условиями. Он связан с тем, что небольшой разброс в распределении токов все равно допустим. Если вы будете подключать большое количество преобразователей в параллель, допустим, больше 3; то перекос в распределении токов может вызвать перегрузку одного из преобразователей. Поэтому старайтесь обеспечивать коэффициент загрузки именно в 70 %. Видим распределение токов примерно равное 4 А на одном модуле и 3,1 А на втором модуле.
Если говорить о зависимости равномерности распределения токов между модулями при параллельном включении, то можно заметить, что с увеличением суммарной нагрузки равномерность увеличивается. Это неудивительно, т.к. при низкой нагрузке всю мощность может вытянуть и один модуль электропитания.
Давайте отсоединим выводы параллельной работы и посмотрим, что получится. Как мы видим, распределение токов изменилось не сильно.
У вас наверняка возник вопрос, в чем тогда необходимость параллельной работы, если модули и так хорошо распределяют токи на общую нагрузку? Тут необходимо помнить, что мы взяли модули из одной партии одинакового года выпуска, собранные из комплектующих из одной партии, которые имеют одинаковый технологический разброс, вследствие чего выходное напряжение модулей очень близко друг к другу. Во втором эксперименте это было хорошо видно. Однако необходимо помнить о таком параметре модуля электропитания, как установившееся отклонение выходного напряжения. Некоторые называют это точностью установки выходного напряжения. Для наших модулей она составляет +/-2 %. И если вы получите модули из разных партий, которые будут иметь несколько больший разброс по выходным напряжениям, то тут уже без функции параллельной работы не обойтись.
Давайте смоделируем ситуацию, немного подрегулируем выходное напряжение одного из модулей, чтобы обеспечить некоторую разницу, и посмотрим, что у нас получится. Припаяем между выводами регулировки и минуса выхода одного из модулей электропитания переменный резистор, чтобы несколько приподнять выходное напряжение.
Выводы параллельно работы у нас не соединены. Включаем систему.
Видим, что напряжение на одном из модулей 24,4 В, на другом ровно 24 В, т.е. разница между ними не превышает 2 % установившегося номинального выходного напряжения. И при этом мы видим, что практически всю мощность на себя берет тот модуль электропитания, у которого выходное напряжение выше. То есть, если мы будем наращивать ток, ситуация не изменится, все еще будет работать один модуль электропитания, и в конечном итоге это может привести к перегрузке, т.е. модуль электропитания будет работать при токе, превышающим его максимально допустимое значение, что может привести к срабатыванию защит от короткого замыкания и от превышения выходного тока, что в свою очередь может не дать системе нормально работать. Или просто в худшую сторону отразится на ресурсе модуля электропитания так как работа модуля при токе, превышающим его максимальное значение, недопустима.
Давайте теперь соединим выводы параллельной работы и посмотрим, что получится.
Выходное напряжение у каждого модуля выровнялось, и между модулями равномерно распределились токи.
Теперь можно спокойно увеличивать нагрузку, не боясь перегрузить какой-либо из модулей электропитания.
Довольно часто потребители спрашивают, можно ли включить модуль электропитания на общую нагрузку без применения разделительных диодов? Давайте поэкспериментируем.
Возьмем два крокодильчика и выключим диоды из схемы, перемкнув выводы анода и катода каждого диода с помощью крокодильчиков, и посмотрим, что получится.
После подачи напряжения, на экране осциллографа виден колебательный процесс, который вызван тем, что один модуль запускается чуть раньше и воздействует своим напряжением на выход другого модуля, вследствие чего мы видим нестабильную работу и икание выходного напряжения.
Да, модуль в конечном итоге включился, но стоит отметить, что это нежелательный режим работы. Он очень плохо влияет на внутренние компоненты изделия, добавляет дополнительную нестабильность выходного напряжения, отрицательно влияет на переходные отклонения при сбросе нагрузки, и именно поэтому мы обязательно рекомендуем использовать разделительные диоды при включении модулей на общую нагрузку.
В качестве разделительных диодов мы рекомендуем использовать диоды Шоттки с минимальным падением напряжения. А чтобы его компенсировать, воспользуйтесь функцией выносной обратной связи. При параллельном включении эту функцию допустимо подключать только у одного модуля, все остальные подтянутся посредством вывода параллельной работы.
Сегодня мы разобрали функцию параллельной работы и поговорили о том, что, если вы хотите увеличивать суммарную мощность преобразователей, необходима специализированная функция, которая есть в модулях электропитания производства «АЕДОН». А для подключения обязательно нужно использовать разделительные диоды, это позволит сконфигурировать очень мощную систему даже из большого количества модулей.
До новых встреч!
- Посмотреть на YOUTUBE - youtu.be/o6X8kbX_8KI
- Посмотреть на Яндекс.Дзен - zen.yandex.ru/video/watch/6284ce158b231a14f9a4d289
