DC-DC轉換器并聯指南
發布時間：2024-12-23 15:07
發布者：eechina
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來源：Digikey 作者： Ganmar Technologies 簡介 在設計電源系統時，通常會根據負載在啟動和穩態條件下所需的輸出功率、噪聲特征和穩定性來確定各種子功能。確保功率穩定至關重要，必須制定明確的規定和要求，以管理功率瞬變、輸入功率變化以及系統相應的適應或響應能力。尺寸、重量、成本和可靠性等其他因素也是重要的考慮因素。 在開發符合這些規格的概念設計時，工程師通常會參考公司或行業內的現有產品進行重復使用，以高效地實現必要的功能。推動產品重復使用的主要原因是管理層希望降低成本、縮短開發周期并將風險降至最低。在這一過程中，設計人員可能會遇到現有 DC-DC 轉換器無法滿足所需功率輸出的情況，從而產生這樣的問題：能否通過并聯多個 DC-DC 轉換器來實現所需的功率水平？ 這篇博客將介紹并聯 DC-DC 轉換器的注意事項和限制。 注意事項 將兩個或多個 DC-DC 轉換器并聯起來實現兩倍或三倍的降額功率，這很有吸引力。但是，正如我們要討論的那樣，這種方法并不簡單，而且會帶來很多挑戰。潛在問題包括系統不穩定、紋波較高、印刷線路板 (PWB) 空間利用效率低等，這些問題可能會使并聯多個轉換器的好處得不償失。 最簡單的解決方案是評估負載是否可以分割。如果負載由多個設備組成，則可能就不需要并聯轉換器輸出。而是為每個子負載指定一個轉換器，如圖 1 所示。 
圖 1：使用多個轉換器為多個負載供電。（圖片來源：Ganmar Technologies） 確保您的負載回線采用常見的“開爾文”單點星形配置。這樣可以最大限度地降低接地回路風險，但關鍵是要咨詢系統接地設計團隊獲取具體建議。 如果負載無法分割，就必須采用較復雜的并聯方式了。大多數轉換器的反饋信號是從連接到負載的輸出直接采樣的。這個反饋節點會顯著影響回路性能并可能導電路不穩定。為避免這個問題，了解內部反饋回路的工作原理及其集成方式非常重要。為控制和確保電力在并聯轉換器間均勻分布，附加電路是必不可少的。盡管進行這個設計可能錯綜復雜，好在許多廠家都為實現這種方式提供了說明文檔和指導。但是，設計和測試仍然具有挑戰性，需要知識淵博、經驗豐富的設計人員。由于這些設計涉及具體所使用的轉換器，因此本博客將不再詳述。 并聯電流源轉換器 圖 2 顯示了兩個轉換器并聯的簡化模型。當轉換器起著電流源功能時，并聯它們就會產生單個電流之和。
圖 2：并聯電流源轉換器的示意模型。（圖片來源：Ganmar Technologies） 并聯使用 GMR10DX 轉換器 Ganmar Technologies 的 GMR10Dx 系列電源轉換器采用的拓撲結構允許其輸出表現像電流源一樣。在圖 3 中，反饋回路連接到變壓器的初級側，與輸出負載電路完全隔離。
圖 3：GMR10Dx 拓撲。（圖片來源：Ganmar Technologies） 如圖 4 所示，并聯這些轉換器只需極少的額外電路，主要是加入降壓電阻器。降壓電阻器有助于適應每個轉換器輸出電壓的變化。在使用 GMR10DX 系列時，為其他輸出提供最小負載以確保良好的穩壓性能也是一種絕佳的做法。此外，還有一個集成電路供電標準做法，就是在負載點放置 22 uF/25 V MLCC 電容器（X7R 或 X5R）和 470 uF/35 V 鉭電容器，以緩沖本地脈沖電流。另外要注意熱管理，因為重負載可能會超出元件的額定值。如需幫助，Ganmar Technologies 的技術支持部門可以幫您解決設計難題。
圖 4：并聯轉換器為更大負載供電。（圖片來源：Ganmar Technologies） 其他建議 接地管理是系統設計的一個重要方面，但有時會被忽視。當使用經整流的交流電源（單相或三相）為轉換器供電時，建議將初級側回線分開。 結語 使用多個 DC-DC 轉換器為負載提供更高的啟動或偏置功率是可行的。如果負載由多個設備組成，則每個設備可由單獨的轉換器供電，所有轉換器都連接到一個公共回線上。對于不可分割的負載，轉換器必須并聯，同時注意反饋回路的穩定性。GMR10Dx 系列只需最少的附加元件即可并聯，而且 Ganmar Technologies 還提供技術支持，幫助您了解應用細節。 |
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