【技术分享】解密：并联电源模块失效原因

原创 ZLG致远电子 2023-08-25 11:34

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在电源系统设计中，当一个电源模块的功率无法满足系统的需求时，往往会考虑多个模块的并联使用。如果并联设计不合理，就会导致并联模块输出均流失效，会有烧坏电源模块、甚至损坏后级系统的风险。

目前电源系统的发展趋势采用新型的功率器件实现小型、轻量、高效率的电源模块化，通过并联进行扩容。电源并联运行是电源产品模块化、大容量化的一个有效方案，是电源技术发展的趋势之一，是实现组合大功率电源系统的重点。

很多工程师刚接触电路系统设计时，总会把多个电源模块并联一起使用，导致模块输出无法均流，使得模块输出短路、启动异常、损坏等现象。要彻底解决并联模块无法均流的问题，必须从模块的结构和输出特性入手，寻找根本原因。

图1

图1为电源模块的内部等效与输出负载特性曲线：V_O=f(I_O)，R为模块的输出阻抗（包含导线电阻和接触电阻等），空载时，模块输出电压为最大值V_O(max)。当负载电流变化△I_O时，负载电压变化量为△V_O，△V_O=R*△I_O，R*△I_O也表示模块的负载调整率。负载电压V_O与负载电流I_O的关系可表示为：

V_O=V_O(max)- R*I_O

当两个模块相互并联，如图2所示，则有：

V_O1=V_O1(max) - R₁*I_O1

V_O2=V_O2(max)- R₂*I_O2

I_O= I_O1+I_O2

如果两个模块的参数完全相同时，即：V_O1(max)= V_O2(max)、R₁=R₂，则两条负载特性曲线重合，能实现负载电流均匀分配。但在实际应用中，两个具有相同容量的模块，V_O1(max)与V_O2(max)、R₁与R₂的参数也不可能完全做到相同。从图2可以看出，由于输出到负载R_L的等效阻抗R₁、R₂很小，输出电压即便出现很小的差别也会引起输出电流很大的变化。例如：当负载R_L电流由I_O=I_O1+I_O2增大到I_O_`= I_O1_`+I_O₂_`时，负载特性曲线斜率小的模块1将承受大部分负载电流，模块1将运行在满载或过载限流状态，影响模块的可靠性。