Последовательное и параллельное соединение источников питания —

Что такое источник питания

Источник питания — это специальное устройство, которое может генерировать ЭДС. К источникам питания постоянного тока можно отнести аккумуляторы, батарейки, различные генераторы постоянного тока (лабораторный блок питания), элементы Пельтье и тд. То есть это все те устройства, которые создают ЭДС.

Источник питания на примере гидравлики

Давайте рассмотрим водобашню, в которой есть автоматическая подача воды. То есть сколько бы мы не потребляли воды из башни, ее уровень воды будет неизменным.

Схематически это будет выглядеть вот так:

Башню с автоматической подачей воды можно считать источником питания. В химических же источниках питания происходит разряд, что ведет к тому, что уровень напряжения понижается при длительной работе. А что такое напряжение по аналогии с гидравликой? Это тот же самый уровень воды)

Давайте отпилим у водобашни верхнюю часть для наглядности.

У нас получится цилиндр, который заполнен водой. Возьмем за точку отсчета уровень земли. Пусть он у нас будет равняться нулю.

Теперь вопрос на засыпку. В каком случае давление на дно будет больше? Когда в башне немного воды

либо когда башня полностью залита водой так, что даже вода выходит за ее края

Разумеется, когда башня наполнена только наполовину водой, на дне башни давление меньше, чем тогда, когда в башне воды под завязку.

Думаю, не надо объяснять, что если в башне вообще нет воды, то никакого давления на дне башни не будет.

 

По тому же самому принципу работает батарейка или аккумулятор

На электрических схемах ее обозначение выглядит примерно вот так:

Также, чтобы получить необходимое напряжение, одноэлементные источники питания соединяют последовательно. На схеме это выглядит вот так:

Любой аккумулятор или источник постоянного тока имеет два полюса: «плюс» и «минус». Минус — это уровень земли, как в нашем примере с водобашней, а плюс — это напряжение, по аналогии с гидравликой это и будет тот самый уровень воды.

Последовательное соединение источников питания

Теперь давайте представим вот такую ситуацию. Что будет, если в нашей обрезанной водобашне полной воды добавим еще одну такую же сверху полную воды? Схематически это будет выглядеть примерно вот так:

Как вы думаете, уменьшится давление на землю, или увеличится? Понятное дело, что увеличится! Да еще и ровно в два раза! Почему так произошло? Уровень воды стал выше, следовательно, давление на дно увеличилось.

Если «минус» одной батарейки соединить с «плюсом» другой батарейки, то их общее напряжение суммируется.

Полностью заряженная батарейка будет выглядеть как башня, полностью залитая водой с учетом того, что работает насос автоматической подачи воды. По аналогии, насос — это ЭДС.

Наполовину разряженная батарейка будет уже выглядеть примерно вот так:

Можно сказать, насос уже не справляется.

Батарейка посаженная в «ноль» будет выглядеть вот так:

Насос автоматической подачи воды сломался.

Естественно, что если вы соедините полностью заряженную и наполовину дохлую батарейку последовательно, то их общее напряжение будет выглядеть примерно вот так:

Давайте все это продемонстрируем на практике. Итак, у нас есть 2 литий-ионных аккумулятора. Я их пометил цифрами 1 и 2. С плюса каждого аккумулятора я вывел красный провод, а с минуса — черный.

Давайте замеряем напряжение аккумулятора под №1 с помощью мультиметра. Как это сделать, я еще писал в статье Как измерить ток и напряжение мультиметром.

На первом аккумуляторе у нас напряжение 3,66 Вольт. Это типичное значение литий-ионного аккумулятора.

Таким же способом замеряем напряжение на аккумуляторе №2

О, как совпало). Те же самые 3,66 Вольт.

Для того, чтобы соединить последовательно эти аккумуляторы, нам надо сделать что-то подобное:

Также как и в башнях, нам надо соединить основание одной башни с верхушкой другой башни. В источниках питания, типа аккумуляторов или батареек, нам надо соединить минус одной батарейки с плюсом другой. Так мы и сделаем. Соединяем плюс одной батарейки с минусом другой и получаем… сумму напряжений каждой батарейки! Как вы помните, на первой батарейке у нас было напряжение 3,66 В, на второй тоже 3,66 В. 3,66+3,6=7,32 В.

Мультиметр показывает 7,33 В. 0,01В спишем на погрешность измерений.

Это свойство прокатывает не только с двумя аккумуляторами, но также с их бесконечным множеством. Думаю, не стоит говорить, что если выставить в ряд штук 100 таких аккумуляторов, соединить последовательно и коснуться крайних полюсов голыми руками, то все это может завершиться даже летальным исходом.

Параллельное соединение источников питания

Но что будет, если источники питания соединить параллельно? Давайте же рассмотрим это с точки зрения той же самой гидравлики. Имеем те же самые башни, в которых воды до самых краев:

Нет, здесь мы не будет извращаться. Мы просто соединим наши башни у самого основания трубой:

Давление на дно у каждой башни изменится? Думаю, нет. Оно останется таким же, как в одной из башен. А что поменялось? Поменялся просто объем воды. Ее стало в 2 раза больше.

Но вы можете сказать, что в первом случае у нас тоже воды стало в 2 раза больше!

Да, все оно так, но здесь важное значение имеет именно то, что давление на дно башни изменилось и стало также в два раза больше. Если сделать врезку одинакового диаметра прямо у подножия водобашни, то  в случае, когда водобашни стоят одна на другой сила потока воды будет в два раза быстрее, чем если бы мы делали точно такую же врезку на картинке, где мы соединяли водобашни трубой. Более подробно эту мысль я еще озвучивал в статье про Закон Ома.

Если всю эту мысль спроецировать на наши источники питания, то получается, что при последовательном соединении у нас суммировалась напряжение, а при параллельном должна суммироваться сила тока. Но это не значит, что нагрузка, которая кушала, к примеру, 1 Ампер, после того, как мы ее цепанем к двум параллельным источникам питания, будет кушать 2 Ампера. При параллельном соединении у нас напряжение остается таким же, а вот емкость батарей увеличивается. Но нагрузка все равно будет кушать тот же самый 1 Ампер, иначе бы все это противоречило закону Ома.

Настало время все это рассмотреть на реальном примере. Итак, замеры мы уже делали. Осталось соединить два источника питания параллельно, в нашем случае это аккумуляторы li-ion:

Как вы видите, напряжение не изменилось.

При параллельном соединении источников питания должно соблюдаться условие, что на них должно быть одинаковое напряжение.

Вот сами подумайте, что может произойти, если одна из башен будет пустая?

Думаю, нетрудно догадаться, что вода из одной башни будет перетекать в другую башню, пока их уровень не выровняется (закон сообщающихся сосудов), если у одной башни сломался насос и она пустая.

То же самое и с источниками питания. Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно

. Это чревато тем, что вы убьете здоровые аккумуляторы, а дохлые так и останутся дохлыми или чуток зарядятся. Если разница между напряжениями аккумулятора большая, то в такой цепи может течь бешеная сила тока, которая вызовет нагрев и даже возгорание аккумуляторов.

Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно

Последовательно-параллельное соединение источников питания

А кто вам мешает соединять аккумуляторы или батарейки сразу и последовательно и параллельно? Но разве так можно? Можно). На примере с водобашнями это может выглядеть вот так:

Здесь мы видим две башни, каждая из которых состоит их двух башенок, и эти две большие башни соединены с помощью трубы.

Очень часто последовательно-параллельное соединение используется в электротранспорте. Недавно я делал батарею для своего электровелосипеда из li-ion аккумуляторов 18650. Для моего электробайка требовалось напряжение в 36 Вольт. Итак, теперь включаем логику. Один аккумулятор выдает 3,6 Вольт. Чтобы получить 36 Вольт, мне надо соединить 10 аккумуляторов последовательно.

Чтобы было проще для понимания, я их нарисую не по ГОСТу:

Ура! Я получил 36 Вольт для своего электровелосипеда. Но вот проблема в том, что один такой аккумулятор может отдать в нагрузку силу тока 2800 миллиАмпер в течение 1 часа или 2,8 Ампер в течение 1 часа. Такой параметр указывается на аккумуляторах как mAh. Об этом я подробно писал в этой статье «Как измерить ток и напряжение мультиметром«.

То, что я все аккумуляторы соединил последовательно, не означает, что их емкость возросла в 10 раз. В 10 раз возросло только напряжение, так как я их соединил последовательно. То есть общая сумма получилась 36 Вольт и все те же самые 2800 mAh как и у одного аккумулятора.

Поэтому, чтобы увеличить емкость, я должен в параллель этой ветви соединить точно такую же ветвь из аккумуляторов, иначе мой электровелосипед не проедет и пару тройку километров. Я ведь хочу кататься весь день!

Сказано — сделано. Цепляем еще одну ветвь в 36 Вольт. Вы ведь не забыли правило, что при параллельном соединении у нас напряжение должно быть одинаково? В результате мы получаем что-то типа этого:

Итого, мы получили те же самые пресловутые 36 Вольт, но вот емкость увеличилась в два раза. 2800 mAh +2800 mAh = 5600 mAh. Ну вот, с такой батареей можно проехать уже чуть дальше. Но мне этого тоже показалось мало, поэтому я добавил еще 2 ветви. В результате моя самопальная батарея для электровелосипеда схематически, по идее, должна выглядеть вот так:

Пару слов о BMS (Battery Management System)

Дело в том, что для того, чтобы управлять зарядом, предохранять от короткого замыкания и управлять силой выдаваемого тока к такой батарее надо приделать плату BMS (Battery Managment System). Самые простые выглядят вот так:

 

Чуть получше и дороже:

10S 36V на BMS говорит нам о том, что эта BMS рассчитана для 10 аккумуляторов, включенных последовательно. Если на каждом аккумуляторе будет по 3,6 В, следовательно, 10х3,6=36 Вольт что и написано на самой BMS.

Discharge current  — ток разрядки, то есть максимальный выдаваемый ток

Charge current — ток зарядки, то есть максимальный ток заряда

Внутри такой платы имеется все, чтобы полностью управлять состоянием батареи.

Схемы подключения таких BMS выглядят примерно вот так:

Как вы видите, у нас BMS вроде как должна заряжать только 10 банок в ряд. Но в нашей самопальной батарее их 40. Что же делать? Почему бы вместо одной банки не поставить в параллель 4 банки и не обмануть BMS?

Получается, схема с BMS 10s4p под плату с BMS будет выглядеть вот так:

В сообществе электронщиков и самоделкиных такая батарея называется 10S4P. Расшифровывается очень просто:

S — serial — с англ.  — последовательный.

P — parallel — параллельный.

В нашем случае 10 аккумуляторов последовательно и 4 в параллель — 10S4P. Все до боли просто)

А вот выглядит моя самопальная батарея для электровелосипеда пока что без модуля BMS.

Параллельное и последовательное соединение источников питания Nextys

03.05.2017

1.Параллельное соединение источников питания.

Современные способы применения импульсных источников питания (ИП) могут потребовать использования нескольких ИП в параллельной конфигурации.

Параллельное соединение ИП может быть применено в следующих случаях:

1. Для увеличения требуемой мощности нагрузки, путём использования одинаковых ИП

2. Для создания системы резервирования

Параллельное соединение ИП для увеличения требуемой мощности может быть использовано там, где:

     a) Есть вероятность превышения номинальной нагрузки установленного ИП
     б) Требуется увеличить мощность нагрузки там, где нет возможности повысить мощность ИП

PR используется там, где ответственная нагрузка не допускает потери питания.

1.1 Параллельное соединение ИП для увеличения мощности (РР)

Теоретически, в режиме увеличения мощности могут использоваться любые типы ИП, но на практике такой результат не всегда бывает удовлетворительным. Многие поставщики говорят о том, что их ИП допускают параллельное соединение, независимо от вариантов применения. Это не всегда справедливо. Идеально, для параллельного соединения различных ИП, они должны иметь идентичные выходные импедансы и максимально одинаковые выходные напряжения. Это не гарантируется с течением времени из-за нормального разброса выходных параметров и естественного старения. Кроме того, во время переходных режимов (например, запуск, перегрузка, короткое замыкание и т. п.), поведение системы может стать нестабильной.

Несбалансированные токи могут привести к преждевременному старению наиболее напряженных элементов, что отрицательно отразится на надежности всей системы.

Для того чтобы свести к минимуму паразитные токи между ИП, которые соединены параллельно, предлагаются следующие технические решения:

1. Специализированная шина распределения нагрузки (LSB). Это решение использует коммуникационную шину, соединяющую параллельно-включённые ИП. В основном, это решение используется для мощных и «продвинутых» ИП, таких как, например, NPS2400.

2. Специфические алгоритмы регулирования (SRA). Это решение, относительно дешевое, не нуждается в какой-либо коммуникационной шине и позволяет достичь хорошего естественного баланса тока между различными ИП. Это решение присутствует в большинстве ИП Nextys, например в NPSM121 /241/481 и NPST501 /721/961.

3. Использование внешнего активного модуля резервирования (ARM) например, как OR20 или OR50 от NEXTYS. В этом случае ARM играет роль балансировочного устройства выходного импеданса для двух питающих ИП. В этой конфигурации может использоваться любой ИП, но рекомендуется провести тест.

Рис.1. Рекомендуемая схема для параллельного соединения ИП

1. Необходимо учесть, что реальная мощность системы не будет простой суммой мощностей ИП. Максимальная мощность не будет превышать 80% от суммы мощностей ИП. Неидеальное решение!
2. Используйте, по-возможности, одинаковые ИП и лучше всего из одной партии
3. Избегайте использования ИП с ограничениями по току, предпочтительнее использовать ИП в режиме с постоянным током (Constant Current).
4. Используйте не более 4-х ИП
5. Разместите блоки таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную одинаковую рабочую температуру для каждого ИП
6. Перед параллельным соединением установите выходные напряжения максимально одинаковые для всех ИП при нагрузке примерно 10% от номинальной
7. Используйте одинаковые длины и сечения проводов от каждого блока к нагрузке. Выводы должны сходиться на нагрузке, а не на ИП. Это улучшает симметрию. НЕ ВКЛЮЧИТЕ ВЫХОДЫ ИП ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО!
8. Проконтролируйте распределение тока через 30 мин после включения и снова отрегулируйте выходные напряжения, чтобы уравновесить токи

1.2 Параллельное соединение ИП для резервирования (РR)

Резервирование необходимо для повышения надёжности системы питания. Идея концепции резервирования заключается в том, чтобы обеспечить необходимое питание системы в случае аварии, то есть номинальный ток всей системы должен оставаться доступным в любой ситуации. Это означает, что суммарный ток должен быть обеспечен несколькими ИП.

В дополнение к необходимым ИП, по крайней мере, еще один прибор должен будет использоваться, как резервное устройство, которое должно быть доступно в случае отказа одного из ИП (избыточность n + 1, где n – количество необходимых ИП). Чем больше количество используемых дополнительных ИП, тем выше отказоустойчивость системы (n + m избыточность, m = количество дополнительных ИП).

Для реализации надежной системы резервирования, выходы всех источников питания должны быть подключенных параллельно и развязаны с помощью диодов или МОП-транзисторов (ORing резервирование). Это необходимо, чтобы отказ одного из устройств не привёл к возникновению неисправности или короткого замыкания для других устройств. ORing схемы могут быть размещены в самих ИП или обеспечены внешними модулями резервирования, например такими, как OR20 или OR50 от NEXTYS.

В качестве совершенно уникальной функции, большинство моделей ИП от NEXTYS, имеющих опцию «P», предоставляют версию, включающую внутреннюю схему резервирования ORing, которая позволяет строить PR-систему без использования внешних модулей, резко снижая стоимость и размер систем PR.

Рис.2 PR схема резервирования с ORing диодами (могут быть интегрированы в ИП)	Рис.3 PR схема резервирования с внешним ORing модулем

Основные правила реализации PR схем резервирования, изображённых на рис. 2, 3:

 

1. Определите параметр «m», чтобы достичь требуемой избыточности.
2. Обратите внимание на номинал тока и напряжения, предполагая, что один ИП может принять на себя всю нагрузку.
3. Используйте всегда одинаковые ИП, лучше всего ИП из одной партии.
4. При правильной подстройке выходного напряжения попытайтесь сбалансировать токи на всех устройствах, чтобы поддерживать все ИП в рабочем состоянии («горячий» резерв). Использование всех ИП в рабочем состоянии увеличивает срок службы системы.
5. Разместите блоки таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную рабочую температуру для каждого ИП.
6. Используйте одинаковую длину и толщину проводов от каждого ИП к нагрузке. Это улучшает симметрию системы.

2. Последовательное соединение ИП.

Для различных приложений может потребоваться использование нескольких ИП с последовательным соединением (SC) их выходов. ИП в последовательной конфигурации могут использоваться в основном для достижения необходимого уровня напряжения или мощности, недоступных для стандартных блоков.

Теоретически любые 2 или более ИП могут быть соединены последовательно, независимо от их выходных напряжений. Однако внимание этому должно быть уделено в любом случае.

Примечания:

1. Максимальный доступный ток в системе — это номинальный ток одного ИП.
2. Общая суммарная мощность системы представляет собой произведение между суммой напряжений и самым высоким номинальным током ИП. Для систем SC нет снижения номинальных характеристик.
3. Блоки с различными входными / выходными напряжениями / мощностью могут быть соединены последовательно.
4. Текущее ограничение системы по току будет соответствовать тому ИП, у которого самое низкое значение номинального выходного тока.

Рис.4 Рекомендуемое последовательное соединение ИП.

Основные правила реализации SC схем резервирования, изображённых на рис. 4:

1. Постарайтесь использовать одинаковые ИП, возможно, поставляемые из одной серии.
2. Обратите внимание на потребляемый ток нагрузки, чтобы не перегружать какой-нибудь ИП.
3. ИП могут иметь разное время запуска. Чтобы избежать обратного напряжения на их выходах из-за более раннего начала работы некоторых блоков в системе, используйте антипараллельные диоды (рассчитанные на максимальное напряжение системы и с пиковым импульсным током, по крайней мере равным номинальному току), которые должны быть подключены к каждому выходу.
4. Обратите внимание на правила безопасности в отношении напряжения системы, если оно превышает опасные уровни (> 60 Vdc)

5. Применяйте нужное сечение провода, который используется в подключении ИП к нагрузке.

6. Избегайте слишком большого количества ИП (> 4) в SC соединении.

3. Заключение

Несмотря на широкое использование параллельного соединения ИП, рекомендуется избегать конфигурации PP. Вместо этого предпочтительно использовать соединение SC, что дает лучшую стабильность в использовании ИП.

Конфигурация PR полезна во многих критически важных приложениях, и мы настоятельно рекомендуем разработчикам именно это соединение. Рассмотрите этот вариант, используя адекватное соединение оценки потребляемой мощности и избыточности (посредством внутреннего ORing или внешнего резервирования).

Соединение источников питания | Электрикам

К химическим источникам питания относятся источники эдс, в которых энергия протекающих химических реакций преобразуется в электрическую энергию. К химическим источникам относятся гальванические элементы, аккумуляторы и «батарейки» и пр.

Необходимость соединения элементов питания возникает в том случае, когда требуемое напряжение и ток потребителя превышают соответствующие значения источника питания.

Важным условием соединения химических источников питания в единую цепь, является равенство их эдс и внутреннего сопротивления.

Существует три способа подключения химических источников питания:

• • последовательно;
  • параллельно;
  • смешанно.

Соединенные между собой любым способом источники питания образуют так называемую батарею, рассматриваемую в цепи как единое целое.

Последовательное соединение источников питания

При последовательном подключении химических источников питания отрицательный полюс одного источника соединяется с положительным полюсом следующего источника и т.д. Положительный и отрицательный полюсы последнего и первого источника батареи подключаются к нагрузке внешней цепи (рисунок 1).

Рис. 1. Последовательное соединение источников питания

Общая эдс батареи при последовательном соединении химических источников питания равна сумме эдс всех входящих в нее элементов

Если учесть, что эдс всех источников одинаковая, предыдущее выражение может быть записано в виде

где E_i – эдс каждого источника питания в батарее.

При последовательном соединении внутренне сопротивление полученной батареи будет равно сумме сопротивлений каждого источника питания

или

где R_i – внутреннее сопротивление каждого источника питания в батарее.

При последовательном соединении источников питания, емкость батареи будет равна емкости каждого из источников питания.

Последовательное соединение химических источников питания применяется в том случае, когда ток нагрузки не превышает номинальный ток одного элемента, а напряжение – больше эдс одного источника.

Параллельное соединение источников питания

При параллельном соединении положительные полюсы источников питания соединяются в один общий узел, а отрицательные – в другой узел (рисунок 2).

Рис. 2. Параллельное соединение источников питания

При данном способе соединения эдс батареи равна эдс одного любого источника, включенного в ее состав

где E_i – эдс каждого источника питания в батарее.

Внутреннее сопротивлении батареи уменьшается во столько раз, сколько источников входит в ее состав, и вычисляется по формуле

где R_i – внутреннее сопротивление каждого источника питания в батарее.

Параллельное соединение химических источников питания применяется в том случае, когда напряжение потребителя равно напряжению одного источника питания, а сила тока потребителя (нагрузки) значительно превосходит разрядный ток источника.

Смешанное соединение источников питания

При смешанном соединении элементы объединяются в группы последовательно соединенных элементов с равным числом источников питания. Положительные контакты каждой группы источников питания соединяются в один общий узел, а отрицательные – в другой узел (рисунок 3).

Рис. 3. Смешанное соединение источников питания

Смешанное соединение применяется тогда, когда необходимо обеспечить нагрузку напряжением и током, большим чем у входящих в состав батареи источников питания.

Что произойдет, если я подключу два разных источника постоянного напряжения параллельно?

Если вы подключите 5 В и 12 В параллельно, напряжение будет где-то посередине в зависимости от внутреннего сопротивления каждого источника.
Если оба источника имеют одинаковое внутреннее сопротивление, то результирующее напряжение будет 8,5 В. Это относится, например, к батареям или аналогичным простым источникам напряжения.

Однако с двумя переключающими источниками, как отметил W5V0, результирующее напряжение, вероятно, будет выше из двух, так как нижняя шина не может потреблять ток (из-за диода) и будет эффективно смотреть высокое сопротивление на шине 12 В. Таким образом, все, что должно произойти (см. Ниже), — это то, что нижняя шина поднимется до потенциала верхней.

Неплохо соединить две разные питающие шины напрямую из-за проблем, которые могут быть вызваны источниками с низким импедансом, расположенными друг против друга, и схемы нижней шины могут не рассчитаны на подачу напряжения от верхней шины.
Однако в случае переключателей, вероятно, не будет никакого волшебного дыма из-за невозможности поглотить ток, упомянутый выше. Тем не менее, возможно, что диод нижних рельсов не будет так сильно склонен к обратному смещению, и любые конденсаторы не могут быть рассчитаны на более высокое напряжение (определенно возможность, учитывая чрезвычайно конкурентоспособную цену, к которой стремятся эти вещи — каждый цент имеет значение)
Если нужен источник напряжения средней точки, тогда для обеспечения источника с низким импедансом можно использовать какой-то регулятор.

Ссылка, которую вы предоставляете, предназначена для подключения батарей одинакового напряжения, которые можно рассматривать как совершенно разные источники. Направляющие в вашем блоке питания будут иметь общую землю (например, две батареи с их отрицательными клеммами, соединенными вместе). Если вы попытаетесь подключить их последовательно, это приведет к короткому замыканию одной из направляющих на землю, что не очень хорошо.

Не очень ясно, что вы пытаетесь сделать с выходами без схемы или какой-либо дополнительной информации о том, какие напряжения и систему управления (например, защиту, регулировку напряжения / тока и т. Д.) Вы хотите получить в итоге. Для минимальной нагрузки на каждую направляющую вам просто нужно использовать два отдельных резистора для заземления.

Последовательное и параллельное соединение источников питания —

Не раз и не два мне попадались предложения типа «давайте включим два стабилизатора напряжения параллельно, если не хватает выходного тока одного». В том числе и здесь: Тут — в авторском тексте о ПК Специалист (Spectrum) (в итоге — автор применил двухканальный импульсный источник питания). Тут — в комментариях И тут — в комментариях Да тысячи их: electronics.stackexchange.com/questions/261537/dc-dc-boost-converter-in-parallel forum.allaboutcircuits.com/threads/paralleling-lm317ts.16198 forum.arduino.cc/index.php?topic=65327.0 (обсуждение довольно показательное с точки зрения пренебрежения схемотехникой и энергосбережением мобильного робота). Вспомнив немного ТОЭ и воспользовавшись симулятором TINA-TI, покажем несбыточность малую обоснованность надежд на благоприятный исход этого чита.

Источник питания на примере гидравлики

Давайте рассмотрим водобашню, в которой есть автоматическая подача воды. То есть сколько бы мы не потребляли воды из башни, ее уровень воды будет неизменным.

Схематически это будет выглядеть вот так:

Башню с автоматической подачей воды можно считать источником питания. В химических же источниках питания происходит разряд, что ведет к тому, что уровень напряжения понижается при длительной работе. А что такое напряжение по аналогии с гидравликой? Это тот же самый уровень воды)

Давайте отпилим у водобашни верхнюю часть для наглядности. У нас получится цилиндр, который заполнен водой. Возьмем за точку отсчета уровень земли. Пусть он у нас будет равняться нулю.

Теперь вопрос на засыпку. В каком случае давление на дно будет больше? Когда в башне немного воды

либо когда башня полностью залита водой так, что даже вода выходит за ее края

Разумеется, когда башня наполнена только наполовину водой, на дне башни давление меньше, чем тогда, когда в башне воды под завязку.

Думаю, не надо объяснять, что если в башне вообще нет воды, то никакого давления на дне башни не будет.

По тому же самому принципу работает батарейка или аккумулятор

На электрических схемах ее обозначение выглядит примерно вот так:

Также, чтобы получить необходимое напряжение, одноэлементные источники питания соединяют последовательно. На схеме это выглядит вот так:

Любой аккумулятор или источник постоянного тока имеет два полюса: «плюс» и «минус». Минус — это уровень земли, как в нашем примере с водобашней, а плюс — это напряжение, по аналогии с гидравликой это и будет тот самый уровень воды.

Вывод.

Если максимальный выходной ток стабилизатора напряжения не обеспечивает потребности питаемой схемы, то есть только два выхода — заменить стабилизатор на модель с бóльшим выходным током или использовать схемотехническую балансировку выходных токов нескольких стабилизаторов.
P.S. «Всякое лыко — в строку». Во время подготовки статьи на глаза попалась широко растиражированная в документации на стабилизатор типа 1117 схема переключателя «батарея — сеть» с параллельным включением их выходов. К ней есть вопросы о практической применимости, но тему статьи она подтверждает чуть более, чем полностью. Привожу фрагмент из документации , который снабжён текстовыми пояснениями:

The 50 Ohm resistor that is in series with the ground pin of the upper regulator level shifts its output 300 mV higher than the lower regulator. This keeps the lower regulator off until the input source is removed.

P.P.S. Дописал вывод. Точнее — скопировал его из синопсиса.

Synopsis: You can’t boost output current of weak voltage regulators by simple parallel connection. You must use tougest one or special schematic for properly current sharing.

Последовательное соединение источников питания

Теперь давайте представим вот такую ситуацию. Что будет, если в нашей обрезанной водобашне полной воды добавим еще одну такую же сверху полную воды? Схематически это будет выглядеть примерно вот так:

Как вы думаете, уменьшится давление на землю, или увеличится? Понятное дело, что увеличится! Да еще и ровно в два раза! Почему так произошло? Уровень воды стал выше, следовательно, давление на дно увеличилось.

Если «минус» одной батарейки соединить с «плюсом» другой батарейки, то их общее напряжение суммируется.

Полностью заряженная батарейка будет выглядеть как башня, полностью залитая водой с учетом того, что работает насос автоматической подачи воды. По аналогии, насос — это ЭДС.

Наполовину разряженная батарейка будет уже выглядеть примерно вот так:

Можно сказать, насос уже не справляется.

Батарейка посаженная в «ноль» будет выглядеть вот так:

Насос автоматической подачи воды сломался.

Естественно, что если вы соедините полностью заряженную и наполовину дохлую батарейку последовательно, то их общее напряжение будет выглядеть примерно вот так:

Давайте все это продемонстрируем на практике. Итак, у нас есть 2 литий-ионных аккумулятора. Я их пометил цифрами 1 и 2. С плюса каждого аккумулятора я вывел красный провод, а с минуса — черный.

Давайте замеряем напряжение аккумулятора под №1 с помощью мультиметра. Как это сделать, я еще писал в статье Как измерить ток и напряжение мультиметром.

На первом аккумуляторе у нас напряжение 3,66 Вольт. Это типичное значение литий-ионного аккумулятора.

Таким же способом замеряем напряжение на аккумуляторе №2

О, как совпало). Те же самые 3,66 Вольт.

Для того, чтобы соединить последовательно эти аккумуляторы, нам надо сделать что-то подобное:

Также как и в башнях, нам надо соединить основание одной башни с верхушкой другой башни. В источниках питания, типа аккумуляторов или батареек, нам надо соединить минус одной батарейки с плюсом другой. Так мы и сделаем. Соединяем плюс одной батарейки с минусом другой и получаем… сумму напряжений каждой батарейки! Как вы помните, на первой батарейке у нас было напряжение 3,66 В, на второй тоже 3,66 В. 3,66+3,6=7,32 В.

Мультиметр показывает 7,33 В. 0,01В спишем на погрешность измерений.

Это свойство прокатывает не только с двумя аккумуляторами, но также с их бесконечным множеством. Думаю, не стоит говорить, что если выставить в ряд штук 100 таких аккумуляторов, соединить последовательно и коснуться крайних полюсов голыми руками, то все это может завершиться даже летальным исходом.

Невыполнение условий

Если не соблюдается хотя бы одно из условий, следует ожидать сбоев в работе оборудования. Нужно знать, в каком случае эксплуатация коммутированной установки будет небезопасной.

При использовании разных типов соединения появляется сдвиг фаз. При этом по контурам будет бежать ток, превышающий установленные производителем параметры. Максимальное увеличение значения появляется при возникновении короткого замыкания. Сдвиг фазы при этом составляет 180º для трансформаторов с группами обмоток 12 и 6.

Следующая небезопасная ситуация возможна при неравенстве коэффициентов трансформации. Во вторичной обмотке появится результирующее напряжение. Электричество будет протекать по цепи на холостом ходу.

При несовпадении показателей короткого замыкания будут неравны внутренние сопротивления. На холостом ходу электричество не появится, но нагрузка распределится в обратной зависимости от их сопротивления. Маломощный агрегат в такой ситуации будет перегружен.

Параллельное соединение источников питания

Но что будет, если источники питания соединить параллельно? Давайте же рассмотрим это с точки зрения той же самой гидравлики. Имеем те же самые башни, в которых воды до самых краев:

Нет, здесь мы не будет извращаться. Мы просто соединим наши башни у самого основания трубой:

Давление на дно у каждой башни изменится? Думаю, нет. Оно останется таким же, как в одной из башен. А что поменялось? Поменялся просто объем воды. Ее стало в 2 раза больше.

Но вы можете сказать, что в первом случае у нас тоже воды стало в 2 раза больше!

Да, все оно так, но здесь важное значение имеет именно то, что давление на дно башни изменилось и стало также в два раза больше. Если сделать врезку одинакового диаметра прямо у подножия водобашни, то в случае, когда водобашни стоят одна на другой сила потока воды будет в два раза быстрее, чем если бы мы делали точно такую же врезку на картинке, где мы соединяли водобашни трубой. Более подробно эту мысль я еще озвучивал в статье про Закон Ома.

Если всю эту мысль спроецировать на наши источники питания, то получается, что при последовательном соединении у нас суммировалась напряжение, а при параллельном должна суммироваться сила тока. Но это не значит, что нагрузка, которая кушала, к примеру, 1 Ампер, после того, как мы ее цепанем к двум параллельным источникам питания, будет кушать 2 Ампера. При параллельном соединении у нас напряжение остается таким же, а вот емкость батарей увеличивается. Но нагрузка все равно будет кушать тот же самый 1 Ампер, иначе бы все это противоречило закону Ома.

Настало время все это рассмотреть на реальном примере. Итак, замеры мы уже делали. Осталось соединить два источника питания параллельно, в нашем случае это аккумуляторы li-ion:

Как вы видите, напряжение не изменилось.

При параллельном соединении источников питания должно соблюдаться условие, что на них должно быть одинаковое напряжение.

Вот сами подумайте, что может произойти, если одна из башен будет пустая?

Думаю, нетрудно догадаться, что вода из одной башни будет перетекать в другую башню, пока их уровень не выровняется (закон сообщающихся сосудов), если у одной башни сломался насос и она пустая.

То же самое и с источниками питания. Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно. Это чревато тем, что вы убьете здоровые аккумуляторы, а дохлые так и останутся дохлыми или чуток зарядятся. Если разница между напряжениями аккумулятора большая, то в такой цепи может течь бешеная сила тока, которая вызовет нагрев и даже возгорание аккумуляторов.

Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно

Требования сети

Включение трансформаторов на параллельную работу вызвано определенными особенностями эксплуатации электроустановок. Представленный подход позволяет решить проблемы электроснабжения.

При параллельном подключении силовых трансформаторов удается избежать увеличения токов основного устройства. Система менее подвержена перегрузкам. В процессе параллельного подключения обмоток трансформатора уменьшается показатель сбоев в работе электросети. Вероятность, что не будут работать сразу два трансформаторных устройства, крайне мала.

При эксплуатации силового оборудования высокой мощности необходимо обеспечить достаточное пространство (в высоту) для установки агрегата. В небольшом помещении допускается параллельная работа трансформаторов, согласно ПУЭ. На территории одной электроустановки со стандартными размерами пространства возможно использовать необходимое количество силовой аппаратуры. Для увеличения продуктивности, безопасности работающих от разных источников агрегатов, потребуется правильно создать параллельное соединение обмоток.

Последовательно-параллельное соединение источников питания

А кто вам мешает соединять аккумуляторы или батарейки сразу и последовательно и параллельно? Но разве так можно? Можно). На примере с водобашнями это может выглядеть вот так:

Здесь мы видим две башни, каждая из которых состоит их двух башенок, и эти две большие башни соединены с помощью трубы.

Очень часто последовательно-параллельное соединение используется в электротранспорте. Недавно я делал батарею для своего электровелосипеда из li-ion аккумуляторов 18650. Для моего электробайка требовалось напряжение в 36 Вольт. Итак, теперь включаем логику. Один аккумулятор выдает 3,6 Вольт. Чтобы получить 36 Вольт, мне надо соединить 10 аккумуляторов последовательно.

Чтобы было проще для понимания, я их нарисую не по ГОСТу:

Ура! Я получил 36 Вольт для своего электровелосипеда. Но вот проблема в том, что один такой аккумулятор может отдать в нагрузку силу тока 2800 миллиАмпер в течение 1 часа или 2,8 Ампер в течение 1 часа. Такой параметр указывается на аккумуляторах как mAh. Об этом я подробно писал в этой статье «Как измерить ток и напряжение мультиметром«.

То, что я все аккумуляторы соединил последовательно, не означает, что их емкость возросла в 10 раз. В 10 раз возросло только напряжение, так как я их соединил последовательно. То есть общая сумма получилась 36 Вольт и все те же самые 2800 mAh как и у одного аккумулятора.

Поэтому, чтобы увеличить емкость, я должен в параллель этой ветви соединить точно такую же ветвь из аккумуляторов, иначе мой электровелосипед не проедет и пару тройку километров. Я ведь хочу кататься весь день!

Сказано — сделано. Цепляем еще одну ветвь в 36 Вольт. Вы ведь не забыли правило, что при параллельном соединении у нас напряжение должно быть одинаково? В результате мы получаем что-то типа этого:

Итого, мы получили те же самые пресловутые 36 Вольт, но вот емкость увеличилась в два раза. 2800 mAh +2800 mAh = 5600 mAh. Ну вот, с такой батареей можно проехать уже чуть дальше. Но мне этого тоже показалось мало, поэтому я добавил еще 2 ветви. В результате моя самопальная батарея для электровелосипеда схематически, по идее, должна выглядеть вот так:

Централизованный принцип

Централизованный принцип представляет собой подчиненное управление ведущим ИБП нескольких ведомых, выходные частоты которых синхронизируются ведущим по выделенному интерфейсу параллельной работы (принцип Master/Slaves). При этом различают подчинение постоянное или переменное во времени.

Постоянное подчинение характеризуется тем, что один из ИБП назначается постоянно ведущим и отсутствует его резервирование. При выходе его из строя вся система оказывается неработоспособной [1]. Такой способ управления может быть использован только для наращивания мощности системы. Другим примером постоянно подчиненного управления несколькими силовыми модулями ИБП для организации их параллельной работы является многомодульный принцип построения ИБП с выделенным модулем системного управления [2]. Последний предназначен для получения, обработки информации о состоянии и режиме работы силовых модулей, их синхронизации и аварийного отключения. Для повышения надежности системы возможно использование основного и резервного модулей системного управления, образующих спаренную систему управления. При выходе из строя основного модуля управления резервный принимает на себя полностью или частично функции управления системой.

Переменное во времени подчинение — это приоритетный способ управления, когда ведущему ИБП присваивается высший ранг и он осуществляет синхронизацию ведомых ИБП, аналогично постоянному подчинению. Однако при выходе его из строя маркер приоритета передается следующему назначенному по рангу ИБП и т. д. Такой способ нашел широкое применение при организации параллельного включения трехфазных ИБП.

Особенности монтажа

Чтобы правильно подключить точечные светильники надо не только грамотно выбрать схему. Надо соблюсти определенную последовательность действий, которая зависит от типа потолка.

Надо всего лишь подключить несколько точечных светильников — и вы имеете красивый интерьер

В натяжные потолки

Точечные светильники обычно устанавливают с подвесными или натяжными потолками. Если потолки натяжные, все провода укладывают заранее. Их крепят к потолку, не подключая к питанию, размещают и закрепляют на подвесах светильники, затем подключают к ним провода и проверяют работу.

Подготовлено к установке натяжных потолков

Перед монтажом натяжных потолков питание отключают, вынимают лампы и снимают части, которые могут пострадать от температуры. После установки натяжных потолков в материале прорезают отверстия (светильники видны или их можно нащупать), устанавливают уплотнительные кольца, после чего собирают светильники.

В потолки из гипсокартона

Если потолок сделан из гипсокатрона, можно действовать по той же схеме, но монтировать светильники надо после того, как потолок будет зашпаклеван. То есть, развести проводку, оставить свободно свисающие концы проводки. Чтобы не возникли проблемы с определением мест расположения осветительных приборов, необходимо нарисовать подробный план с указанием точных расстояний от стен и друг от друга. По этому плану делают разметку и дрелью с коронкой соответствующего размера вырезают отверстия. Так как небольшие подвижки — в несколько сантиметров — могут быть, нарезая кабель оставляйте запас в 15-20 см. Этого будет вполне достаточно (но не забудьте, что провода крепятся к основному потолку и они должны на 7-10 см выходить за уровень гипсокартона. Если концы окажутся слишком длинными, их всегда можно укоротить, а вот нарастить — большая проблема.

Если необходима установка преобразователя

Есть второй способ подключить точечные светильники на гипсокартонный потолок. Он используется если источников света немного — четыре-шесть штук. Весь монтаж точечных светильников вместе с проводкой делают после того как завершили работу с потолком. До начала монтажа за уровень потолка заводят кабель/кабели от распределительной коробки. После окончания работ по шпаклевке и шлифовке делают разметку, сверлят отверстия. Через них прокидывают кабель, выводя концы наружу. После монтируют сами светильники.

Все несложно, но этот способ нельзя назвать правильным: кабели просто лежат на гипсокартоне, что точно не соответствует противопожарным нормам. На это еще можно закрыть глаза, если перекрытие бетонное, кабель взят негорючий, сечение провода не маленькое, соединение проводов сделано правильно.

Последовательность работ в фото формате

Если же перекрытия деревянные, по ПУЭ требуется прокладка в негорючих цельнометаллических лотках (кабель каналах) или металлических трубах. Смонтировать такую проводку можно только до начала работ с потолком. Нарушать правила монтажа очень нежелательно — дерево, электричество, выделение тепла при работе… не самое безопасное сочетание.

Выполнение фазировки

Чтобы избежать появления короткого замыкания, на низшем выводе напряжения проводится фазировка. Если этот показатель в указанной точке не превышает 1000 В, применяется вольтметр. Его настраивают на соответствующий уровень напряжения.

Фазируемые обмотки соединяют. Это позволит получить замкнутый контур. Обмотки могут иметь заземленную нейтраль или выпускаться без нее. В первом случае контур замыкается через землю. Сопротивление между выводами замеряется. Результат сопоставляется с указанными производителем значениями.

https://youtube.com/watch?v=FpKEfAJx_c8

Если нейтраль в конструкции не предусмотрена, потребуется ставить последовательно перемычку между соответствующими выводами двух трансформаторов. Между ними замеряют напряжение. Чтобы обеспечить безопасную работу агрегатов, соединяют те выводы, между которыми при замере не было напряжения.

Рассмотрев особенности параллельного соединения трансформаторных устройств, а также условия и рекомендации по проведению этого процесса, можно обеспечить стабильную и безопасную работу системы. Это предоставляет массу преимуществ в процессе энергоснабжения потребителей электричеством.

Условия включения и работы по ПУЭ

В нормативно-технической документации, в частности Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) оговорены все допустимые условия проектирования, установки и эксплуатации трансформаторного оборудования.

Условия параллельной работы дополнительно сформулированы в Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП). В частности, здесь сформулированы основные требования подключения:

• соответствие групп соединения обмоток;
• допустимое соотношение мощностей трансформаторов;
• допустимые нормы отклонения коэффициентов трансформации;
• нормы напряжения короткого замыкания;
• фазировка.

Фазировка

Одно из важнейших требований к параллельному включению трансформаторов – выполнение фазировки обмоток.

Соблюдать правильность чередования фаз необходимо потому, что в противном случае произойдет короткое замыкание между обмотками трансформаторов. При смещении фаз в проводниках величина напряжения в каждый момент времени различна, поэтому между ними возникает электрический ток.

Особенно важна процедура фазировки в случаях использования устройств с разными группами включения обмоток.

Напряжение на обмотках

Параллельная работа допускается только в случае равенства напряжений на высокой и низкой сторонах. Данное требование вызвано тем, что при неодинаковых значениях напряжения через обмотки начнут протекать уравнительные токи.

В устройствах с возможностью регулировки коэффициента трансформации необходимо учитывать положение переключающих устройств. Допускается коррекция выходных значений до необходимых значений с учетом того, чтобы не возникло перегрузки одного из трансформаторов.

Напряжение короткого замыкания

Трансформаторы должны иметь равное напряжение короткого замыкания, что обусловлено сопротивлением обмоток. Устройства с низким напряжением короткого замыкания имеют более низкоомную обмотку, а, как известно из схемы параллельного включения цепей, величина тока обратно пропорциональна сопротивлению участка. В противном случае возможна ситуация, когда трансформатор с более низким значением напряжения короткого замыкания будет работать в более нагруженном режиме.

Разница в данном параметре не должна превышать 10%.

Соответствующие друг другу обмотки

Обмотки устройств должны иметь одинаковую группу соединений, поскольку при сдвиге фаз, между обмотками начнут протекать уравнительные токи и тем большие, чем выше величина сдвига фазы, вплоть до короткого замыкания при сдвиге фаз 180 гр.

Мощность

Несколько меньшие требования предъявляются к трансформаторам в отношении их мощности. В соответствии с требованиями ПТЭЭП соотношение мощностей не должно превышать 1:3.

Подключение устройств с разной мощностью приводит к тому, нагрузка между установками будет распределена неравномерно и менее мощное устройство будет работать с перегрузкой.

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

В процессе эксплуатации источников питания зачастую возникает вопрос о комбинировании нескольких элементов в батарею одним или несколькими способами. При определенном соединении в итоге на выходе можно добиться разных вариантов основных технических показателей батарей. Для подключения аккумуляторов необходимо владеть определенными знаниями, что позволит избежать преждевременного выхода из строя одного из элементов.

Зачем соединять аккумуляторы в батарею

Для питания некоторых потребителей необходимо создать определенное значение напряжения, тока и емкости, которые невозможно иметь при использовании заводских устройств. Поэтому приходится использовать разнообразные методы комбинирования подключений. В результате соединения изделий в батареи можно добиться следующих результатов:

• увеличение значение вольтажа;
• увеличение диапазона рабочего тока;
• повышение внутренней емкости.

Важно! При изменении значений тока, получают экономию энергозатрат, снижая потери на нагрев проводников.

Различное соединение аккумуляторов позволяет добиться разнообразных параметров, при этом следует помнить, что показание внутренней энергии при каждом подключении элементов будет иметь разные цифры.

Существует три варианта коммутации:

• последовательное;
• параллельное;
• параллельно-последовательное.

При комплектовании устройства необходимо помнить, что запрещается применять источники питания разного вида, такое подключение может привести к преждевременному выходу из строя изделия.

Последовательное соединение аккумуляторов

При последовательном коммутировании источников питания положительный вывод соединяется с общим контактом, а отрицательный с положительным выводом следующего аккумулятора и так далее в зависимости сколько элементов в батарее.

АКБ одинаковой емкости

В результате коммутации одинаковых источников питания увеличивается напряжение при постоянном токе, как при заряде, так и при разряде. Заряд при последовательном подключении будет иметь постоянное значение.

АКБ разной емкости

Часто возникает необходимость применить в батарее элементы с различным значением внутреннего заряда. При этом стоит помнить, что у источника питания с меньшим значением будет самое высокое внутреннее сопротивление, в результате на этом элементе падение напряжения будет увеличиваться, что приведет к быстрому разряду. Однако мощные элементы будут при этом продолжать функционировать, поддерживая всю батарею в рабочем состоянии. Такой фактор приведет к снижению заряда слабой батареи до минимально допустимого значения.

Во время восстановления заряда слабый аккумулятор восстановиться быстрее остальных, хотя другие еще будут заряжаться. В результате такой ситуации может возникнуть перезаряд элемента с пониженной емкостью, что приведет к его нагреву.

Важно знать! При постоянном снижении заряда ниже допустимого, а также перезаряде источник в скором времени растратит свой ресурс и преждевременно выйдет из строя.

Параллельное соединение аккумуляторов

Конструктивной особенностью такого соединения является то, что все положительные клеммы соединяются в одни вывод, а отрицательные клеммы в другой вывод.

АКБ одинаковой емкости

Такое соединение позволяет добиться увеличения тока, напряжение при параллельном соединении остается неизменным. При этом значение емкости будет равно сумме всех элементов в системе. Благодаря этому способу соединения можно подавать питание на потребители повышенной мощности с большими пусковыми токами.

АКБ разной емкости

При использовании источников питания в батарее с различным значением напряжения общий вольтаж системы будет равен показанию самого сильного из элементов. Причем такое применение пагубно скажется на слабых изделиях, что приведет к преждевременному выходу из строя.

В результате параллельного соединения источников питания большой емкости и малым напряжением с изделиями малой емкости, но повышенном напряжении произойдет электрическое замыкание слабого элемента. Происходить такое явление за счет разности во внутреннем сопротивлении, при этом в аккумуляторе с меньшей емкостью будет протекать повышенный ток постепенно приводя к его разрушению.

Если же в системе присутствует источник высокой емкости и повышенного значения напряжения, то такое соединение в батарею приведет к перезаряду слабого источника питания. Производители рекомендуют перед подключением выравнивать значение напряжения, что позволит избежать возникновения неисправности в процессе эксплуатации.

Важно! чтобы избежать явления перетекания рабочего тока в системе рекомендуется применять аккумуляторы с равными значениями напряжения.

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Такой метод часто применяется для создания батареи с высокой емкостью и повышенным напряжением. Конструктивно изначально источники собираются в последовательную цепочку набирая определенный вольтаж, а затем несколько цепей коммутируют в параллель при этом набирают необходимую емкость. Однако существует и другой метод в параллель собирают элементы одинакового напряжения, а потом их подключают последовательно.

Соединение устройств таким методом подразумевает применение требований и правил, как в вышеописанных способах. Примерная схема соединения аккумуляторов может выглядеть так:

Балансировка заряда аккумуляторных батарей

Для того, чтобы избежать выход из строя при комплектовании системы батарей с применением элементов различных параметров необходимо проводить постоянный контроль. В настоящее время находят распространение различные устройства позволяющие обеспечить данный контроль при заряде и разряде. К таким приборам относят BMS- система мониторинга и управления.

BMS позволяет правильно зарядить и разрядить источник питания, при этом устройство в течение всего срока службы проводит контроль за состоянием устройства и обеспечивает безопасность предотвращая преждевременный выход из строя аккумулятора. Устройство изготавливается в виде электронной платы, которая входит в общую конструкцию источника питания.

Благодаря BMS стало возможно:

• обеспечить защиту как отдельных элементов, так и всей системы устройств в целом;
• увеличить срок эксплуатации источников питания;
• контролировать и поддерживать изделия разных видов в работоспособном состоянии при различных условиях использования.

Основные функции устройства BMS:

1. Контроль за напряжением, температурой, показаний зарядных параметров, а также исправным состоянием.
2. Интеллектуально-вычислительные функции, благодаря которым возможно следить за основными параметрами заряда-разряда.
3. Функции связи, проводным и беспроводным способом.
4. Защита изделия от скачков напряжения и тока, а также от перепада температур.
5. При балансировке происходит равномерное распределение заряда между всеми элементами системы.

Интересно знать! В некоторых комплексных системах аккумуляторных батарей применяются несколько балансировочных плат, которые управляют своей отдельной ячейкой.

Правильное соединение аккумуляторов позволяет добиться определенных значений необходимых параметров. При соблюдении правил эксплуатации возможно добиться значительного увеличения срока службы источников питания.

Параллельное соединение источников питания | Техника и Программы

Необходимость в параллельном соединении источников питания (ИП) возникает обычно по одной из следующих причин:

•         резервирование ИП для увеличения надежности работы радиоэлектронной аппаратуры;

•         увеличение общей выходной мощности ИП.

Примеры для обоих случаев очевидны и известны из практики. Так, резервирование ИП применяют в военной технике, на конвейерных линиях, в железнодорожном и электротранспорте. В быту резервированием ИП можно назвать применение источников бесперебойного питания (ИБП) в устройствах охраны и сигнализации, а также в компьютерной технике. Увеличение выходной мощности

путем параллельного подключения ИП оправдано для питания мощной нагрузки, например радиопередатчика (трансивера) с максимальным током потребления более 20 А.

В большинстве случаев параллельное соединение источников требует реализации функции распределения тока между ними.

Защита источников без распределения тока

Такая защита часто необходима, когда требуется избежать нежелательной поломки электронных устройств вследствие отказа ИП. С этой целью соединяют два ИП в параллель способом, представленным на рис. 1.32.

Рис. 1.32. Способ параллельного соединения ИП

Допустим, ИП-2 настроен на более низкое выходное напряжение относительно ИП-1. Поэтому только первый источник питания PS1 поставляет ток в нагрузку, так как только его последовательный диод проводит ток.

Мощность на нагрузке создается только одним ИП, а не является удвоенной. Напряжение нагрузки равно напряжению источника питания минус падение напряжения на диоде (U„ – U_n._uVDi)-

ИП-2 при этом находится в режиме ожидания под более низким напряжением и в случае прекращения работы ИП-1 вместо него поставляет ток в нагрузку.

При такой схеме соединения источников напряжение на нагрузке снижается при росте тока нагрузки (LOAD REGULATION), а паде-

ние напряжения на проводящем диоде растет по мере повышения тока («естественное распределение тока»).

Главным недостатком данной схемы является нестабильность напряжения на нагрузке. При изменении тока нагрузки (LOAD REGULATION) падение напряжения на диоде колеблется от О В без нагрузки до 0,6 В под нагрузкой.

Это падение напряжения уменьшает напряжение на нагрузке в зависимости от выходного тока. Поэтому эта конфигурация не используется при напряжениях ниже 12 В, когда падение напряжения на диоде составляет значительную долю от напряжения на выходе.

В этой схеме из-за отличия напряжений источников нет возможности применять корректирующие линии SENSE, так как ИП, настроенный на более низкое напряжение и находящийся в режиме ожидания, обнаружив в своих линиях SENSE повышенное по отношению к своей настройке напряжение, сразу прекратит процесс преобразования.

Защита источников с распределением тока

В этой схеме линии SENSE обоих источников подсоединены к нагрузке и между источниками питания включена линия распределе-

Для того чтобы при защите иметь стабильное напряжение на нагрузке, необходимо ввести «активное распределение тока» между ИП. При параллельном соединении источников добавляется специальная линия распределения тока, которая соединяет между собой соответствующие терминалы источников питания. Такое соединение выполняется по схеме на рис. 1.33.

Рис. 1.33. Схема с линией распределения тока

ния тока (PC). Каждый из источников питания отдает нагрузке половину своей мощности.

Источники должны быть настроены по напряжению как можно ближе друг к другу, а сопротивления соединительных проводов от каждого из источников к нагрузке должны быть равны друг другу.

Эта конфигурация позволяет соединять в параллель более ИП (N+1), когда дополнительно включается еще один резервный ИП, который в случае неисправности одного из источников начинает работать вместо отказавшего источника.

Принцип работы устройства с активным распределением тока

ИП на выходе контролирует напряжение путем сравнения напряжения, измеряемого на линиях SENSE, с внутренним эталонным напряжением. Для того чтобы источник мог эффективно делить ток с другим источником, он должен непрерывно получать информацию о своем токе и о токе другого источника. Эту информацию источник обрабатывает и использует во время контроля и регулирования выходного напряжения. При этом если ток источника слишком велик, его выходное напряжение начнет снижаться, и наоборот. Фактически поступает информация о разности токов двух источников, в случае положительной разности токов следует понизить напряжение источника, в случае отрицательной разности – повысить это напряжение. В это же время соседний источник питания получает информацию, обратную по знаку, и выполняет обратные действия. Так осуществляется балансировка токов источников.

При параллельном соединении более чем двух ИП число переменных, участвующих в процессе распределения тока между ними, велико (каждый источник нуждается в информации о своем токе и токе всех остальных). Поскольку каждый из источников осуществляет контроль и регулирование выходного напряжения и тока на основании всех переменных, то появляется опасность, что такой сложный контур регулирования может потерять стабильность, поэтому количество источников, включаемых параллельно по такой схеме соединения, ограничено.

Особенности электрической цепи

Фактически каждый источник питания представляет источник напряжения, зависящий от его тока. Положительный терминал выходного напряжения соединен с точкой контроля выходного напряжения, а отрицательный терминал выходного напряжения – с отрицательным терминалом выходного напряжения соседнего источника питания. Разность между V(I1) и V(I2) влияет на распределение напряжения между источниками так, что если она положительна, выходное напряжение первого источника должно падать, чтобы сохранять положение, когда точка контроля равняется эталонному напряжению.

Соединение для получения большей мощности

Для получения высокой мощности от двух ИП их соединение выполняется по схеме на рис. 1.34.

Рис. 1.34. Электрическая схема соединения двух ИП в параллель

В этой схеме, так же как и в предыдущей, ИП соединяются между собой линией распределения тока. Без активного распределения тока параллельное соединение источников не будет нормально функционировать из-за очевидной разницы выходных напряжений ИП. Вследствие этой разницы ИП с более высоким выходным напряжением выдает на выходе максимально возможный для него ток.

Подключение к мощной нагрузке приводит к тому, что в какой-то момент времени максимальный ток ИП оказывается недостаточен. При ограничении тока напряжение источника начинает снижаться.

Это заставит источник питания с более низким выходным напряжением поставлять необходимый остаток тока. При введении активного распределения тока необходимо следить за тем, чтобы общая мощность ИП была таковой, чтобы ни от одного из источников не требовалось более 90% от расчетного (для него) максимального тока.

Подключение источников питания параллельно или последовательно для увеличения выходной мощности

В некоторых приложениях использования одного источника питания может быть недостаточно для обеспечения мощности, необходимой для нагрузки. Причины использования нескольких источников питания могут включать избыточную работу для повышения надежности или увеличения выходной мощности. При обеспечении комбинированного питания необходимо следить за тем, чтобы все источники питания передавали его сбалансированным образом.

Источники питания, подключенные для резервирования

Резервные источники питания — это топология, в которой выходы нескольких источников питания соединены для повышения надежности системы, но не для увеличения выходной мощности.Резервные конфигурации обычно предназначены для получения выходного тока только от основных источников питания и для получения тока от резервных источников питания при отказе одного из основных источников питания. Поскольку отбор тока нагрузки создает нагрузку на компоненты в источнике питания, высокая надежность в системе достигается, когда ток не потребляется от резервных источников до тех пор, пока не возникнет проблема с одним из основных источников питания.

• Источники питания A и B — аналогичные блоки; Vout и максимальный Iout одинаковые
• Напряжение нагрузки равно напряжению питания
• Максимальный ток нагрузки равен максимальному выходному току одного источника
• Электронный переключатель подключает один из выходов питания к нагрузке

Источники питания с параллельно подключенными выходами

Обычная топология, используемая для увеличения выходной мощности, заключается в параллельном подключении выходов двух или более источников питания.В этой конфигурации каждый источник питания обеспечивает необходимое напряжение нагрузки, а параллельное подключение источников увеличивает доступный ток нагрузки и, следовательно, доступную мощность нагрузки.

Эту топологию можно успешно реализовать, но есть много соображений для обеспечения эффективности конфигурации. Для параллельных конфигураций предпочтительны источники питания с внутренними цепями, поскольку внутренние цепи улучшают эффективность распределения тока. Если источники питания, используемые в приложении для распределения тока, не имеют внутренних цепей распределения, необходимо использовать внешние методы, которые могут быть менее эффективными.

Основная проблема заключается в том, насколько равномерно ток нагрузки распределяется между источниками питания. Распределение тока нагрузки зависит как от конструкции источников питания, так и от конструкции внешней цепи и проводников, используемых для параллельного подключения выходов источников питания. Практически всегда при параллельном подключении используются одинаковые блоки питания из-за проблем, связанных с эффективной настройкой блоков питания. Однако можно настроить источники питания параллельно с согласованными выходными напряжениями и несовпадающими максимальными выходными токами.

Более подробное обсуждение параллельного подключения источников питания можно найти в нашем техническом документе Current Sharing with Power Supplies.

• Источники питания A и B должны иметь одинаковый Vout; Максимум Iout может быть разным
• Напряжение нагрузки равно напряжению питания
• Максимальный ток нагрузки равен сумме максимального выходного тока обоих источников
• Цепи контроля тока уравновешивают ток нагрузки между источниками питания

Источники питания с выходами, подключенными последовательно

Другой вариант увеличения мощности, подаваемой на нагрузку, — это соединение выходов нескольких источников питания последовательно, а не параллельно.Некоторые из преимуществ использования последовательной топологии включают в себя: почти идеальное использование подачи питания между источниками, отсутствие необходимости в конфигурации или совместном использовании цепей, а также устойчивость к большому разнообразию конструкций приложений. Как упоминалось ранее, при параллельном подключении выходов источников питания каждый источник обеспечивает необходимое напряжение, а ток нагрузки распределяется между источниками. Для сравнения, когда выходы источников питания соединены последовательно, каждый источник обеспечивает требуемый ток нагрузки, а выходное напряжение, подаваемое на нагрузку, будет представлять собой комбинацию последовательно включенных источников.

Следует отметить, что когда блоки питания сконфигурированы с последовательным соединением выходов, источники питания не обязательно должны иметь аналогичные выходные характеристики. Ток нагрузки будет ограничен наименьшим допустимым током нагрузки любого из источников в конфигурации, а напряжение нагрузки будет суммой выходных напряжений всех источников в цепочке.

Есть несколько ограничений, накладываемых на источники питания, когда они используются в конфигурации с последовательным выходом.Одним из ограничений является то, что выход источников питания должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать смещение напряжения из-за последовательной конфигурации. Это напряжение смещения обычно не является проблемой, но выходные напряжения источников питания с заземлением не могут быть суммированы на выходах других источников. Второе ограничение заключается в том, что выход источника питания может подвергаться обратному напряжению, если выход неактивен, когда активны остальные выходы в цепочке. Проблема обратного напряжения может быть легко решена путем размещения диода с обратным смещением на выходе каждого источника питания.Номинальное напряжение пробоя диода должно быть больше, чем выходное напряжение отдельного источника питания, а номинальный ток диода должен быть больше, чем максимальный номинальный выходной ток любого источника питания в последовательной цепочке.

• Источники питания A и B могут иметь разные максимальные значения Vout и Iout
• Напряжение нагрузки равно сумме выходных напряжений питания
• Максимальный ток нагрузки равен наименьшему из максимального выходного тока любого источника
• Диоды обратного смещения защищают выходы источников питания

Сводка

Источники питания, подключенные параллельно:

• Плохое использование мощности из-за допуска управления разделением тока между источниками
• Требуется специальная цепь для управления разделением тока между источниками
• Чувствительность к проектированию и изготовлению проводов, соединяющих источники питания параллельно
• Проще всего сконструировать с похожими блоками питания

Источники питания, подключенные последовательно:

• Эффективное использование мощности ограничено только точностью выходного напряжения каждого источника
• Никаких цепей для управления распределением напряжения или тока между источниками питания не требуется
• Отсутствие чувствительности к конструкции или конструкции проводников, соединяющих источники питания в серии
• Простая конструкция с любой комбинацией источников питания

Хотя общий метод, используемый для увеличения мощности нагрузки, подаваемой от источников питания, заключается в параллельном подключении выходов, другое решение может заключаться в последовательном соединении выходов нескольких источников питания.У поставщиков блоков питания, таких как CUI, есть технический персонал, который может помочь настроить приемлемое решение для этих и других проблем применения блоков питания.

Категории: Основы , Выбор продукта

Вам также может понравиться

---

У вас есть комментарии к этому сообщению или темам, которые вы хотели бы, чтобы мы освещали в будущем?
Отправьте нам письмо по адресу powerblog @ cui.ком

Серия

и параллельные схемы в источниках питания

Фотоэлектрические модули и батареи являются строительными блоками системы. Хотя каждый модуль или батарея имеют номинальное напряжение или силу тока, их также можно соединить вместе, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

1. Цепи серии

Соединения проводки серии

выполняются на положительном (+) конце одного модуля с отрицательным (-) концом другого модуля.Когда нагрузки или источники питания подключаются последовательно, напряжение увеличивается. Последовательная проводка не увеличивает производимую силу тока. На изображении справа показаны два модуля, подключенных последовательно, что дает 24 В и 3 А. Цепи серии

можно также проиллюстрировать с помощью батареек для фонарей. Батареи фонарей часто подключаются последовательно для увеличения напряжения и питания лампы с более высоким напряжением, чем одна батарея могла бы питать в одиночку.

Вопрос: Каково результирующее напряжение при последовательном подключении четырех батарей 1,5 В постоянного тока?

Ответ: 6 вольт

2.Параллельные цепи

Параллельные проводные соединения выполняются от положительных (+) к положительным (+) клеммам и от отрицательных (-) к отрицательным (-) клеммам между модулями. Когда нагрузки или источники подключаются параллельно, токи складываются, а напряжение одинаково во всех частях цепи. Чтобы увеличить силу тока в системе, источники напряжения должны быть подключены параллельно. На изображении справа показаны фотоэлектрические модули, подключенные параллельно, чтобы получить систему на 12 В, 6 А. Обратите внимание, что параллельное соединение увеличивает производимый ток и не увеличивает напряжение.

Батареи также часто подключаются параллельно для увеличения общего количества ампер-часов, что увеличивает емкость накопителя и продлевает время работы. S

3. Последовательные и параллельные схемы

Системы могут использовать сочетание последовательной и параллельной проводки для получить требуемые напряжения и силы тока. На изображении справа показаны четыре модуля на 3 А, 12 В постоянного тока, подключенных последовательно и параллельно. Гирлянды из двух модулей соединены последовательно, увеличивая напряжение до 24 В. Каждая из этих струн подключается параллельно цепи, увеличивая силу тока до 6 ампер.В результате получилась система на 6 ампер и 24 В постоянного тока.

4. Батареи, подключенные последовательно и параллельно

Преимущества параллельной схемы можно проиллюстрировать, наблюдая, как долго проработает фонарик, прежде чем батареи полностью разрядятся. Чтобы фонарик прослужил вдвое дольше, необходимо вдвое увеличить емкость аккумулятора.

На картинке слева последовательно добавлена ​​цепочка из четырех батарей параллельно другой цепочке из четырех батарей для увеличения емкости (ампер-часов).Новая цепочка батарей подключается параллельно, что увеличивает доступные ампер-часы, тем самым добавляя дополнительную емкость и увеличивая время использования. Вторую цепочку нельзя было добавить последовательно, потому что общее напряжение будет 12 вольт, что несовместимо с 6-вольтовой лампой.

5. Высоковольтные фотоэлектрические массивы

До сих пор в этой главе мы обсуждали только входное напряжение до номинального 24 В. Сегодня для большинства инверторов с подключением к сети без батарей требуется вход постоянного тока высокого напряжения.Это входное окно обычно находится в диапазоне от 350 до 550 В постоянного тока. Из-за требований инвертора к входу высокого напряжения фотоэлектрические модули должны быть подключены последовательно, чтобы в достаточной степени увеличить напряжение.

6. Примеры последовательного и параллельного подключения и инструкции

1. Подключите фотоэлектрические модули (массив) последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

2. Рассчитайте общую мощность модуля для вольт и ампер.

3. Подключите массив к контроллеру заряда.

4. Подключите батареи последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

5. Рассчитайте общее напряжение аккумуляторной батареи и емкость ампер-часов.

6. Подключите аккумуляторную батарею к контроллеру заряда.

Источник : «ФОТОЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ — Руководство по проектированию и установке» компании Solar Energy International.

Тренинг по сертификации солнечной энергии от профессиональных установщиков солнечных батарей

С 18 сертифицированными IREC-ISPQ тренерами по солнечной фотоэлектрической системе и 24 сертифицированными специалистами по установке солнечных фотоэлектрических систем, сертифицированными NABCEP — больше, чем в любой другой учебной организации по солнечной энергии, — опытная команда Solar Energy International находится в авангарде образования в области возобновляемых источников энергии.Если вы ищете онлайн-обучение по солнечной энергии или личное лабораторное обучение для сдачи экзамена начального уровня NABCEP или сертификации установщика NABCEP, почему бы не получить свое образование от команды самых опытных специалистов по установке солнечных батарей в отрасли? Многие инструкторы SEI участвовали в самых известных солнечных установках в своих общинах в США и в развивающихся странах.

Чтобы начать свой путь солнечной тренировки сегодня с Solar Energy International, щелкните здесь.

Правильная настройка параллельных источников питания

Разработчики

подключают источники питания параллельно, чтобы получить общий выходной ток, превышающий ток от одного отдельного источника, а также для обеспечения резервирования, повышения надежности, предотвращения тепловых проблем печатной платы и повышения эффективности системы.Однако, если инженер неправильно сконфигурирует эти параллельные системы для распределения тока нагрузки, источник питания может отключиться до того, как будет подан требуемый ток, что приведет к отказу системы.

Эта вероятность отказа системы увеличивается только по мере увеличения требований к току карт памяти, DSP и ASIC, которые обычно работают с более низкими напряжениями питания и очень высокими токами постоянного тока. Эти высокопроизводительные полупроводниковые устройства также требуют очень быстрого изменения тока нагрузки.

Рисунок 1: Три блока питания, подключенных параллельно для создания дополнительного тока. Общий выходной ток — это сумма выходных токов отдельных источников питания. (Источник: Keysight Technologies)

Есть несколько других веских причин для использования архитектуры параллельного питания (рисунок 1):

• Надежность и резервирование. Использование нескольких небольших источников питания может быть более надежным, чем использование одного большого источника питания.Постоянная работа источника питания с максимальной нагрузкой значительно снижает его надежность и сокращает срок его службы. Резервирование важно в критически важных системах, таких как военные или медицинские приложения, где отказ одного модуля не может повлиять на всю систему. В ситуациях, когда продукт или система не может выдержать простоя, системы с «резервированием N + 1» используют несколько небольших источников питания, где для питания нагрузки требуется N модулей, но добавляется источник «+1» для резервирования.
• Эффективность. Если энергосистема должна поддерживать нагрузки в широком диапазоне, эффективность можно оптимизировать, отрегулировав количество рабочих источников питания для нагрузки. Например, преобразователь постоянного тока в постоянный, образованный двумя источниками питания, работающими на половинной мощности, может иметь лучшую общую эффективность преобразования, чем один источник, работающий почти на полную мощность.
• Температурный менеджмент и срок службы. Использование двух или более модулей малой мощности для получения более высокой выходной мощности также помогает распределить тепловую нагрузку, тем самым избегая горячих точек на плате.Если два источника питания обеспечивают половину тока нагрузки, каждый из них будет нагреваться только наполовину, поскольку они не будут брать на себя всю нагрузку. Распространение подаваемого тепла также снижает тепловую нагрузку на компоненты, увеличивая срок службы каждого источника питания.

Параллельные источники питания по умолчанию будут обеспечивать разные части нагрузки, поэтому простое параллельное соединение выходов нескольких источников питания не гарантирует правильного распределения тока нагрузки. Даже модули с одинаковым номером детали будут иметь немного разные выходные напряжения, и модуль с самым высоким напряжением, естественно, будет источником наибольшего тока.Если в системе не предусмотрено управление принудительным разделением тока, один источник питания или преобразователь — обычно тот, который имеет самое высокое выходное напряжение — будет подавать ток до установленного предела тока. Если не будут приняты меры для балансировки нагрузки, источник питания может отключиться из-за достижения максимального предела тока до того, как на нагрузку будет подан требуемый ток. Более того, если подключенные параллельно блоки питания не распределяют свой вклад поровну, один блок питания будет подвергаться большему напряжению, чем другие, что сократит его ожидаемый срок службы.

В этой статье обсуждаются типичные методы разделения тока. В каждом случае фокус состоит в том, чтобы реализовать распределение нагрузки без снижения производительности и эффективности отдельных устройств. Мы рассмотрим тонкости типичного контроллера распределения нагрузки, а затем обсудим массив преобразователей шины, используемый в архитектурах шины промежуточного напряжения, представив пример конструкции, в которой модули предлагают неотъемлемую способность делить ток нагрузки, когда его входы и выходы подключены параллельно. .

Методы разделения тока

Если все сделано правильно, разделение тока улучшает производительность системы, оптимизирует переходные процессы и динамический отклик и сводит к минимуму тепловые проблемы, что повышает надежность и помогает продлить срок службы всех источников питания в массиве. В частности, среднее время наработки на отказ (MTBF) примерно удваивается при снижении рабочей температуры на каждые 10 ° C. Распределение тока также обеспечивает лучшее восстановление после сбоя питания, поскольку работающий источник питания должен перейти от половинной до полной нагрузки, а не от нулевой до полной.Разделение тока между источниками питания может быть достигнуто несколькими различными способами. Давайте посмотрим на них по очереди, начиная с режима распределения тока при падении напряжения.

Падение напряжения — это преднамеренная потеря выходного напряжения устройства, когда оно управляет нагрузкой. Он работает, позволяя выходному напряжению питания проседать в зависимости от тока нагрузки, чтобы обеспечить сбалансированное распределение тока между модулями, подключенными параллельно. Этот метод «спада-распределения» увеличивает выходное сопротивление модуля, понижая его выходное напряжение, чтобы заставить токи сравняться.

Распределение падения (рис. 2) достигается за счет сигнала ошибки, вставляемого в контур управления. Если один источник питания выдает больше тока, чем другой, его выходное напряжение будет немного понижено, так что он будет выдавать равный ток при равном напряжении. Разделение Droop может работать с любой топологией, но у этого метода есть некоторые недостатки: существует компромисс между тем, насколько хорошо уравновешиваются токи и регулируется напряжение, и существует внутренняя сложность в разделении тока между параллельными модулями с разной номинальной мощностью.

Рисунок 2: Метод спада программирует выходное сопротивление источников питания для достижения распределения нагрузки. По мере увеличения индивидуального тока питания напряжение обратной связи будет уменьшаться. (Источник: Texas Instruments)

Другой подход — выбрать главный модуль для управления напряжением и заставить остальные модули (подчиненные) действовать как источники тока (рисунок 3). Выделенная схема управления ведущий-ведомый гарантирует, что все ведомые модули следуют опорному току ведущего.

Хотя этот метод обеспечивает распределение нагрузки, он не обеспечивает избыточности, потому что в случае отказа главного устройства вся система отключается. Для этого типа работы следует подключать только источники питания с одинаковым номером модели, поскольку источники питания должны иметь одинаковое падение напряжения на резисторе контроля тока при полном номинальном токе.

Рисунок 3: Подход с выделенным ведущим устройством с источниками питания в токовом режиме будет способствовать разделению тока, но не обеспечивает избыточности.(Источник: Texas Instruments)

Популярным решением является использование внешнего контроллера для распределения нагрузки. Контроллер распределения тока регулирует напряжения источника питания на основе вкладов тока. Источник питания с более низким током будет увеличивать напряжение, чтобы увеличить свою долю до тех пор, пока оба входа контроллера не станут равными. Требуется доступ к источнику питания, а для источника питания необходимы сети обратной связи, позволяющие регулировать выходное напряжение на лету.

Например, контроллер балансировки тока LTC 4370 компании

Linear Technology представляет собой контроллер с разделением тока с двумя источниками питания и обратной блокировкой, который предотвращает сбой в одном источнике питания, приводящий к выходу из строя системы питания (рис. 4).В нем используются внешние N-канальные МОП-транзисторы, которые действуют как регулируемые диоды, напряжение включения которых можно модулировать для достижения сбалансированного распределения. Это обеспечивает лучшую точность разделения, чем разделение спада, а мощность, расходуемая в регулируемых диодах, намного меньше, чем у традиционных диодов.

Рис. 4. Контроллер баланса тока LTC4370 от Linear Technology, уравновешивающий ток нагрузки 10 А между двумя источниками питания 12 В с диодной ИЛИ. Совместное использование достигается путем модуляции падений напряжения MOSFET для компенсации рассогласования напряжений питания.(Источник: Linear Technology)

Минимальное падение напряжения на диоде составляет 25 мВ. Верхний предел падения устанавливается контактом RANGE, который определяет разницу в питании, которую контроллер может компенсировать. Максимально допустимая разница напряжений определяется резистором <60 кОм, установленным между контактами RANGE и GND. Когда разница входного напряжения питания выходит за пределы запрограммированного диапазона, LTC4370 отключает функцию распределения тока. Есть два выхода сигнализации, каждый из которых контролирует управляющее напряжение на затворе каждого полевого МОП-транзистора.Посредством каскадирования общего выхода одного LTC4370 с другим LTC4370 можно управлять тремя или более источниками для обеспечения равного тока нагрузки.

Чтобы помочь вам начать работу, компания Linear Technology предлагает учебный модуль «Основы распределения тока с LTC4370», в котором обсуждаются основы параллельного подключения двух источников питания и способы их разделения тока нагрузки. В нем рассматриваются плюсы и минусы каждого метода и дается краткое описание контроллера балансировки тока LTC4370.

Распределение тока в преобразователях параллельной шины

Параллельные массивы шинных преобразователей для промежуточных шинных архитектур (IBA) часто используются в приложениях, где выходная мощность одного шинного преобразователя недостаточна для условий максимальной нагрузки. Обычно в этих конфигурациях используется активное разделение тока. Модули преобразователя шины ChiP (BCM) Vicor, например, могут быть подключены параллельно для получения массивов мощностью в несколько кВт. Когда несколько модулей BCM с заданным номером детали соединяются в массив, они по своей сути разделяют ток нагрузки в соответствии с эквивалентным делителем импеданса, который система реализует от источника питания до точки нагрузки.

Точность распределения зависит от согласования импеданса входного и выходного межсоединений, выходных сопротивлений (R _OUT ) модулей BCM и равномерного охлаждения. Чем ниже R _OUT модуля, тем точнее должны совпадать входные напряжения, чтобы избежать чрезмерного дисбаланса тока. Таким образом, входные напряжения должны быть одинаковыми для обеспечения равномерного распределения.

Разработан для высоковольтной распределительной инфраструктуры постоянного тока в центрах обработки данных, телекоммуникационных и промышленных приложениях. Преобразователь высоковольтной шины BCM VI ChiP компании Vicor 6123 предлагает до 1.75 кВт при 50 В с пиковым КПД 98% и удельной мощностью 2750 Вт / дюйм ³ . Возможно, вы захотите воспользоваться оценочной платой для 6123, BCM6123E60E15A3T00.

Можно легко продемонстрировать производительность параллельной работы и совместного использования нескольких модулей BCM. Сложите несколько оценочных плат, а затем соедините входы и выходы металлическими стойками с достаточным номинальным током, чтобы создать параллельный массив. При равном сопротивлении нагрузка эффективно распределяется между несколькими модулями BCM.

Модуль №	48 A Нагрузка (6,86 A / BCM)		Нагрузка 95 A (13,6 A / BCM)		143 A Нагрузка (10,4 A / BCM)		192 A Нагрузка (27,5 A / BCM)
	I BCM	% отклонение	I BCM	% отклонение	I BCM	% отклонение	I BCM	% отклонение
U1	5.9	14,0	12,6	7,4	19,2	5,9	27,6	0,4
U2	7,1	3,4	13,2	2,9	19,9	2,5	27,3	0,7
U3	6.7	2,4	13,6	0,0	20,6	1,0	27,7	0,7
U4	7,4	7,9	14,4	5,9	21,3	4,4	27,4	0,4
U5	7.1	3,4	14,0	2,9	20,8	2,0	27,5	0,0
U6	7,2	5,0	14,0	2,9	20,9	2,5	27,7	0,7
U7	6.8	0,9	13,5	0,7	20,4	0,0	27,2	1,1
Худший случай отклонение от номинала (%)		14,0		7,4		5,9		1,1

Таблица 1. Компания Vicor проверила характеристики разделения тока массива преобразователей шины с семью BCM и, несмотря на далеко не идеальные условия компоновки, общее разделение массива было в пределах 5%.(Источник: Vicor Corp.)

В качестве примера конструкции компания Vicor протестировала набор из семи высоковольтных преобразователей шины BCM мощностью 300 Вт (модули с U1 по U7 в таблице 1 выше), обеспечивающих общую мощность 2,1 кВт. В таблице приведены измеренные токи для схемы. Даже при менее чем идеальных условиях компоновки (длинные провода, отдельные платы, использование стоек для передачи тока) общее распределение массива находится в пределах 5%.

Заключение

Используя несколько источников питания, подключенных параллельно, разработчики могут получить больший выходной ток, а также обеспечить резервирование, повысить эффективность и повысить общую надежность системы.Хотя, конечно, есть фактор стоимости, связанный с добавлением дополнительной силовой электроники, если все сделано правильно, с использованием методов и примеров устройств, описанных в этой статье, преимущества могут быстро начать перевешивать затраты, особенно в приложениях, где отказ системы недопустим.

Заявление об ограничении ответственности: мнения, убеждения и точки зрения, выраженные различными авторами и / или участниками форума на этом веб-сайте, не обязательно отражают мнения, убеждения и точки зрения Digi-Key Electronics или официальную политику Digi-Key Electronics.

Когда бы вы использовали параллельную схему? — MVOrganizing

Когда бы вы использовали параллельную схему?

Используя параллельные схемы, инженеры смогли создать электрические сети, которые являются более безопасными и более эффективными. Когда в одном контуре сети падает мощность, остальные продолжают работать. Параллельные цепи также упрощают обеспечение равного энергоснабжения разных домов и зданий.

Как в повседневной жизни используются последовательные и параллельные схемы?

Параллельные цепи используются для электромонтажа почти всего в зданиях.Вы используете их, чтобы включить свет в комнате, использовать фен или подключить что-нибудь к розетке. Параллельная схема используется, когда ток через несколько компонентов должен быть независимым друг от друга.

В чем разница между последовательными и параллельными цепями?

В параллельной цепи напряжение на каждом из компонентов одинаково, а полный ток представляет собой сумму токов, протекающих через каждый компонент. В последовательной цепи каждое устройство должно функционировать, чтобы цепь была замкнутой.Если в последовательной цепи перегорает одна лампочка, выходит из строя вся цепь.

Какая схема лучше: параллельная или последовательная Почему?

Две лампы, включенные в простую параллельную цепь, получают полное напряжение батареи. Вот почему лампы в параллельном контуре будут ярче, чем в последовательном. Еще одно преимущество параллельной схемы состоит в том, что если один контур отключен, то другой остается под напряжением.

В чем недостаток параллельной схемы?

Основным недостатком параллельных цепей по сравнению с последовательными цепями является то, что мощность остается на том же напряжении, что и напряжение отдельного источника питания.К другим недостаткам можно отнести разделение источника энергии по всей цепи и более низкое сопротивление. параллельные цепи не могут быть эффективно использованы.

Каковы преимущества последовательного и параллельного подключения?

мы можем добавить больше устройств питания, они имеют более высокую мощность по напряжению. 4. Ток, протекающий в последовательной цепи, должен проходить через каждый компонент в цепи. Следовательно, все компоненты в последовательном соединении проводят одинаковый ток.

Каковы характеристики последовательной цепи?

Одинаковый ток протекает через каждую часть последовательной цепи.Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме отдельных сопротивлений. Напряжение, приложенное к последовательной цепи, равно сумме отдельных падений напряжения.

Что дает больше мощности: последовательное или параллельное?

Общее последовательное сопротивление должно быть больше, а общее параллельное сопротивление, например, должно быть меньше. Мощность должна быть больше для одних и тех же устройств, подключенных параллельно, по сравнению с последовательными и т. Д.

Почему при параллельном соединении ток выше, чем при последовательном?

Характеристики параллельной схемы сильно отличаются от характеристик последовательной схемы.По мере того, как вы добавляете в схему все больше и больше ветвей, общий ток будет увеличиваться, потому что закон Ома гласит, что чем ниже сопротивление, тем выше ток.

У последовательного или параллельного соединения больше тока?

При параллельном подключении резисторов от источника течет больше тока, чем протекает по любому из них по отдельности, поэтому общее сопротивление ниже. Схема с параллельным соединением имеет меньшее общее сопротивление, чем резисторы, включенные последовательно.

Можно ли подключить два источника питания параллельно?

Обычная топология, используемая для увеличения выходной мощности, заключается в параллельном подключении выходов двух или более источников питания.В этой конфигурации каждый источник питания обеспечивает необходимое напряжение нагрузки, а параллельное подключение источников увеличивает доступный ток нагрузки и, следовательно, доступную мощность нагрузки.

В чем преимущество параллельного подключения источников питания?

Разработчики

подключают источники питания параллельно, чтобы получить общий выходной ток, превышающий ток от одного отдельного источника, а также для обеспечения резервирования, повышения надежности, предотвращения тепловых проблем печатной платы и повышения эффективности системы.

Можно ли подключать блоки питания последовательно?

Блоки питания

можно подключать последовательно для увеличения выходного напряжения, как показано на рисунке 5. Следует использовать только блоки питания той же серии и с одинаковым номинальным выходным током. К выходным клеммам каждого источника питания необходимо добавить диод обратного смещения.

Как получить 24 В от блока питания 2 12 В?

Как подключить два адаптера переменного тока 12 В для получения 24 В постоянного тока

1. Отключите оба адаптера переменного тока, чтобы избежать риска поражения электрическим током.
2. Обрежьте провод первого адаптера переменного тока на расстоянии нескольких дюймов от разъема.
3. Обрежьте провод второго адаптера переменного тока на расстоянии нескольких дюймов от разъема.
4. Скрутите положительный провод, идущий от первого переходника, к отрицательному проводу, идущему от второго переходника.

Добавляется ли мощность последовательно или параллельно?

При последовательном подключении мощность будет такой же. или если вы подключите 3 х 3 параллельно, мощность будет в 9 раз больше, чем раньше. Но если вы подключите эти блоки таким образом, что не все резисторы потребляют одинаковый ток, общая мощность будет меньше, чем в 9 раз.

Какие лампы ярче, последовательно или параллельно?

Лампы, включенные параллельно, ярче, чем последовательно включенные. В параллельной цепи напряжение каждой лампочки такое же, как напряжение в цепи. Откручивание одной лампочки не влияет на другую лампочку.

Что происходит с параллельной мощностью?

При параллельном подключении лампочек на каждой лампе имеется напряжение 120 В, каждая потребляет 1/3 А и каждая рассеивает 40 Вт. Поскольку все три лампы являются лампочками мощностью 40 Вт, они имеют одинаковое сопротивление, поэтому падение напряжения на каждой из них одинаково и составляет одну треть от приложенного напряжения, или 120/3 = 40 вольт.

Как найти ток в последовательной цепи?

Ампер (или Ампер) в последовательной цепи. Уравнение V = I / R, известное как закон Ома, также справедливо для каждого резистора в цепи. Ток в последовательной цепи постоянный, а это значит, что он одинаков на каждом резисторе. Вы можете рассчитать падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома.

Какие 3 правила для последовательной цепи?

Таким образом, последовательная цепь определяется как имеющая только один путь, по которому может течь ток.Из этого определения следуют три правила последовательных цепей: все компоненты имеют одинаковый ток; сопротивления складываются, чтобы равняться большему общему сопротивлению; а падение напряжения в сумме дает большее общее напряжение.

Как найти ток в последовательной и параллельной цепи?

В схеме на Рисунке 1 сначала используйте формулу параллельного сопротивления, чтобы найти эквивалентное сопротивление R123. Тогда формула последовательного сопротивления говорит нам RTOT = R123 + R4. Итак, закон Ома дает полный ток цепи: ITOT равен как току I4 через R4, так и току I123, входящему / выходящему из параллельной части.

Какой символ у тока?

Символ. Условным обозначением тока является I, которое происходит от французского выражения «интенсивность тока» (интенсивность тока). Сила тока часто обозначается просто как ток.

Какие бывают токи?

Существует два вида электрического тока: постоянный (DC) и переменный (AC). При постоянном токе электроны движутся в одном направлении. Батареи вырабатывают постоянный ток. В переменном токе электроны текут в обоих направлениях.

Какая связь между током и сопротивлением?

Соотношение между током, напряжением и сопротивлением выражается законом Ома. Это означает, что ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению цепи, при условии, что температура остается постоянной.

Какая связь между напряжением и током?

Соотношение между напряжением, током и сопротивлением составляет основу закона Ома.В линейной цепи с фиксированным сопротивлением, если мы увеличиваем напряжение, ток возрастает, и аналогично, если мы уменьшаем напряжение, ток падает.

В чем разница между током напряжения и сопротивлением?

Напряжение — это разница зарядов между двумя точками. Ток — это скорость прохождения заряда. Сопротивление — это способность материала сопротивляться потоку заряда (тока).

Как подключить батареи последовательно и параллельно

Если вы когда-либо работали с батареями, вы, вероятно, встречали термины серия , параллельный и последовательно-параллельный , но что именно означают эти термины?

Series, Series-Parallel и Parallel — это соединение двух батарей вместе, но зачем вам вообще нужно соединять две или более батарей?

Соединяя две или более батарей последовательно, последовательно-параллельно или параллельно, вы можете увеличить напряжение или емкость в ампер-часах, или даже и то, и другое; что позволяет использовать приложения с более высоким напряжением или энергоемкие приложения.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ АККУМУЛЯТОРОВ СЕРИИ

Последовательное соединение батарей — это когда вы соединяете две или более батарей вместе для увеличения общего напряжения систем батарей, последовательное соединение батарей не увеличивает емкость, а только напряжение.
Например, если вы подключите четыре батареи 12 Вольт 26 Ач, у вас будет напряжение батареи 48 В и емкость батареи 26 Ач.

Чтобы сконфигурировать батареи с последовательным подключением, каждая батарея должна иметь одинаковое напряжение и номинальную емкость, иначе вы можете повредить батареи.Например, вы можете подключить две батареи 6 В 10 Ач вместе последовательно, но вы не можете подключить одну батарею 6 В 10 Ач с одной батареей 12 В 10 Ач.

Для последовательного соединения группы батарей вы подключаете отрицательную клемму одной батареи к положительной клемме другой и так до тех пор, пока не будут подключены все батареи, затем вы должны подключить перемычку / кабель к отрицательной клемме первой батареи в вашем цепочку батарей к вашему приложению, затем еще один кабель к положительной клемме последней батареи в вашей цепочке к вашему приложению.

При последовательной зарядке аккумуляторов необходимо использовать зарядное устройство, соответствующее напряжению аккумуляторной системы. Мы рекомендуем заряжать каждую батарею индивидуально, чтобы избежать дисбаланса батареи.

Герметичные свинцово-кислотные батареи

уже много лет являются предпочтительным выбором для систем с длинными линиями высоковольтных аккумуляторных батарей, хотя литиевые батареи могут быть сконфигурированы последовательно, это требует внимания к BMS или PCM.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ АККУМУЛЯТОРОВ ПАРАЛЛЕЛЬНО

Параллельное подключение батареи — это когда вы соединяете две или более батареи вместе для увеличения емкости в ампер-часах, при параллельном подключении батареи емкость увеличивается, однако напряжение батареи остается прежним.

Например, если вы подключите четыре аккумулятора 12 В 100 Ач, вы получите систему аккумуляторов 12 В 400 Ач.

При параллельном подключении аккумуляторов отрицательная клемма одной батареи подключается к отрицательной клемме следующей и так далее через цепочку аккумуляторов, то же самое происходит с положительными клеммами, то есть положительный полюс одной батареи к положительной клемме батареи. следующий. Например, если вам нужна аккумуляторная система 12 В 300 Ач, вам нужно будет подключить три батареи 12 В 100 Ач вместе параллельно.

Параллельная конфигурация батарей помогает увеличить время, в течение которого батареи могут питать оборудование, но из-за увеличенной емкости в ампер-часах их зарядка может занять больше времени, чем у последовательно соединенных батарей.

СЕРИЯ

— АККУМУЛЯТОРЫ ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЯЕМЫЕ

И последнее, но не менее важное! Батареи соединены последовательно-параллельно. Последовательно-параллельное соединение — это когда вы подключаете цепочку батарей для увеличения как напряжения, так и емкости системы батарей.

Например, вы можете соединить шесть батарей 6 В 100 Ач вместе, чтобы получить батарею 24 В 200 Ач, это достигается путем настройки двух цепочек по четыре батареи.

В связи с этим у вас будет два или более комплектов батарей, которые будут настроены как последовательно, так и параллельно для увеличения емкости системы.

Если вам нужна помощь в настройке батарей в последовательном, параллельном или последовательном параллельном соединении, обратитесь к одному из наших экспертов по аккумуляторным батареям.

FAQ: В чем разница между параллельной работой и резервированием? | Техническая информация.

1. Параллельная работа

«Параллельная работа» — это способ увеличения выходной мощности путем параллельного подключения для восполнения недостатка выходной мощности.Если источник питания работает параллельно, обычно используется источник питания с функцией параллельной работы (функция баланса тока). Однако, если используется опция «-P» или диод устанавливается как простой метод, источник питания, не имеющий функции параллельной работы, может быть использован в параллельной работе.

2. Работа с резервированием

2.1 Работа с резервированием

«Операция резервирования» также называется «Операцией резервного копирования».Это то же самое, что и «Параллельная работа» для части, подключенной параллельно, но ее цель не в увеличении выходной мощности. Это способ подключения резервного источника питания, чтобы не останавливать систему даже в случае выхода из строя источника питания.
Если выполняется «операция с резервированием», обычно подключается резерв источника питания, номинальный ток которого такой же, как у основного источника питания. Кроме того, если источник питания используется в параллельной работе, необходимо такое же количество источников питания.См. Рис. 2.1.

2.2 N + 1 Параллельная работа с резервированием

В обычном режиме резервирования, если в систему входит несколько источников питания, подключенных параллельно, требуется такое же количество источников питания, как и их. См. Рис. 2.2.
«Работа с параллельным резервированием N + 1» — это способ, при котором несколько источников питания совместно используют мощность, необходимую для системы, и один источник питания для резервирования подключается к системе.
Таким образом можно получить систему, которая будет дешевле, чем обычная система, когда мощность системы велика, по следующим причинам.
* Операция резервирования состоит из увеличения количества источника питания и распределения мощности.
* Один из блоков питания используется как резервный, так как система не останавливается, даже если один из блоков питания выходит из строя. Поэтому запасного блока питания достаточно, даже если его мощность небольшая.
И, если используется источник питания, который имеет функцию для параллельной работы, выходное напряжение источника питания, который имеет функцию для параллельной работы, падает, когда один из источников питания выходит из строя.Функция параллельной работы пытается сохранить выходной ток 0A,
потому что выходной ток сломанного блока питания составляет 0А.
Следовательно, необходимо использовать источник питания, выходное напряжение которого не снижается даже в случае выхода из строя другого источника питания, когда источник питания используется для работы с резервированием.

Рис. 2.1 Пример нормальной работы с резервированием

Рис. 2.2 Пример работы параллельного резервирования N + 1

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ С СТАБИЛИЗАТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ

---

---

1. ВВЕДЕНИЕ

Источники питания стабилизированного напряжения, как импульсные, так и линейные, имеют чрезвычайно низкое выходное сопротивление, часто менее 1 МОм. Следовательно, когда такие источники подключаются параллельно, источник питания с наибольшим выходное напряжение будет обеспечивать большую часть выходного тока. Это будет продолжайте до тех пор, пока эта подача не перейдет в текущий предел, после чего его напряжение упадет, что позволит начать подачу следующего наивысшего напряжения подающий ток и тд.

Поскольку выходное сопротивление настолько низкое, разница очень мала. по выходному напряжению (несколько милливольт) требуется для получения большого тока различия. Следовательно, невозможно обеспечить параллельное разделение тока. работа только за счет регулировки выходного напряжения. Вообще любой текущий дисбаланс нежелательно, так как это означает, что один агрегат может быть перегружен (работающий все время в режиме с ограничением тока), а второй параллельный блок может предоставлять только часть своего полного рейтинга.

Используется несколько методов, чтобы параллельные блоки делили ток нагрузки. почти одинаково.

2. ОПЕРАЦИЯ ВЕДУЩИЙ-ПОДЧИНЕННЫЙ

В этом методе параллельной работы выбирается назначенный мастер, и это выполнено с возможностью управления напряжением и приводом к силовые части остальных параллельных блоков.

РИС. 1 показана общая схема соединения ведущий-ведомый. Два блока питания подключены параллельно.(Они могли переключаться или линейные источники питания.) Оба источника подают ток на общую нагрузку. Между двумя блоками устанавливается соединение через канал (это обычно называется P-терминальной перемычкой). Этот терминал подключает питание этапы двух поставок вместе.

Главный блок определяет выходное напряжение, которое может регулироваться VR2. Ведомый блок будет настроен на гораздо более низкое напряжение. (В качестве альтернативы, ссылка будет связана, LK1.) Выход усилителя A1 ‘будет быть низким, и диод D1 имеет обратное смещение. Q3 не будет проводиться, и привод к Q2 будет обеспечиваться Q3 в PSU1 через соединение P-терминала. Управляющий транзистор Q3 должен иметь достаточный запасной ток возбуждения для обеспечения потребности всех параллельных блоков; следовательно, число блоков, которые можно соединить параллельно. Проживание на автомобиле обычно предусматривал минимум пять параллельных источников питания.

В этой схеме ведомые источники работают как управляемые по напряжению. текущие источники. Разделение тока обеспечивается падением напряжения на резисторы разделения эмиттера Rs и Rs ‘. Точность распределения тока не очень хорошо из-за довольно переменного напряжения база-эмиттер силовые транзисторы. Для этого типична точность передачи 20%. тип подключения.

Основным недостатком работы ведущего-ведомого является то, что если ведущий блок выходит из строя, то все выходы выйдут из строя.Кроме того, в случае выхода из строя силовой части, прямое соединение между двумя блоками через клемму P имеет тенденцию вызвать отказ во всех агрегатах.

РИС. 1 Линейные источники питания со стабилизированным напряжением в соединении ведущий-ведомый.

3. ИСТОЧНИКИ ТОКА С УПРАВЛЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЕМ

Этот метод параллельной работы основан на принципе, аналогичном принципу ведущего-ведомого, за исключением того, что соединение P-терминала с разделением тока выполняется на гораздо более раннем уровне сигнала в цепи управления.Контроль Схема сконфигурирована как источник тока, управляемый напряжением. Напряжение приложенный к клемме P, будет определять ток от каждого блока, общий ток — это сумма всех параллельных устройств. Напряжение на клемма P и, следовательно, общий ток, регулируются так, чтобы требуемое выходное напряжение от всей системы.

РИС. 2 показан общий принцип.

В этой схеме главный привод к силовым транзисторам Q1 и Q1 ’ поступает от усилителей тока с регулируемым напряжением A1 и A1 ’.Это работает следующее.

Предположим, что опорное напряжение REF было установлено одним из усилителей. (REF2 и REF2 ’должны быть равны, поскольку они соединены клеммами P.) Проводимость транзисторов Q1 и Q1 ’будет регулироваться усилителями. так что токи в двух токоизмерительных резисторах R1 и R1 ’ будут четко определены и равны. Величина токов зависит от от опорного напряжения на P и номиналов резистора.

Доминирующий управляющий усилитель, A2 или A2 ’(тот, который установлен на самый высокий Напряжение), теперь отрегулирует ток, чтобы получить требуемое выходное напряжение. Выходной диод другого усилителя будет смещен в обратном направлении.

Основным преимуществом такой схемы является то, что сбой в электроснабжении. секция с меньшей вероятностью вызовет неисправность в соединении P-вывода, и текущее совместное использование четко определено.

Эта схема хорошо подходит для параллельной работы с резервированием.Видеть П. 5.

РИС. 2 Параллельная работа линейных источников питания с регулируемым током, показывая естественную способность разделения тока.

4. ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ ОБМЕН ТОКОМ

Этот метод параллельной работы использует метод автоматического вывода регулировка напряжения на каждом источнике питания для поддержания распределения тока в любом количестве параллельных блоков. Эта автоматическая регулировка получается следующим образом.

Поскольку выходное сопротивление в источнике постоянного напряжения очень низкое (несколько миллиомов или меньше), только очень небольшое изменение выходного напряжения требуется для больших изменений выходного тока любого агрегата.

С принудительным разделением тока в принципе может быть подключено любое количество блоков. подключены параллельно. Каждый блок сравнивает текущий, который он доставляет со средним током для всех блоков в общей настройке и регулирует его выходное напряжение, чтобы его собственный выходной ток был равен средний ток.

РИС. 3 показывает принцип, используемый для этого типа системы. Усилитель звука A1 — усилитель регулировки напряжения источника питания. Он работает в обычным способом, сравнивая выходное напряжение с делителя сети R3, R4 с внутренним опорным напряжением ‘Vref и контролем мощности ступень, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение. Однако ‘Vref состоит из нормального опорного напряжения ‘Vref, последовательно включенного с малым регулируемое задание V2, разработанное делителем сети R1, R2 от усилитель считывания тока A2.V2 и, следовательно, ‘Vref, могут быть увеличены или уменьшился в ответ на выходной сигнал усилителя A2. Максимальный диапазон Регулировка ограничена, обычно составляя 1% или меньше.

РИС. 3 Параллельная работа стабилизированных по напряжению линейных источников питания, показаны схемы принудительного разделения тока.

Усилитель A2 сравнивает выходной ток собственного источника питания с средний выходной ток всех источников питания путем сравнения аналог напряжения на внутреннем токовом шунте R1 со средним аналог напряжения, генерируемый всеми шунтами и усредненный по межсоединениям резисторы Rx.A2 будет увеличивать или уменьшать второе опорное напряжение V2 и, следовательно, выходное напряжение его источника питания, чтобы поддерживать его текущая аренда на уровне средней.

Между блоками питания должно быть предусмотрено соединение для информация о среднем течении. (Иногда это называют P-клеммная перемычка.) Можно напрямую подключить любое количество таких источников питания. в параллели. Все, что потребуется от припасов, — это чтобы их выходное напряжение должно быть отрегулировано в пределах диапазона захвата напряжения. (в этом примере в пределах 1% от требуемого выходного напряжения).

Главное преимущество этого метода для параллельной работы с резервированием заключается в том, что в случае выхода из строя одного блока питания остальные работающие блоки будут равномерно перераспределять ток нагрузки между собой без прерывания к выходу.

Выходное напряжение комбинации будет настроено на среднее значение. стоимость независимых единиц.

Демонстрируется более практичное расположение принципа этой схемы. на фиг.4.

Эта схема имеет то преимущество, что опорное напряжение может быть увеличено. или уменьшился по мере необходимости.

Выходное напряжение усилителя A2 (узел A) обычно равно опорное напряжение Vref. Следовательно, корректирующих действий не будет. до тех пор, пока выходной ток равен среднему току комбинация. В этих условиях напряжения в узле B и узле C такие же. Если ток не сбалансирован, тогда напряжение в узле B не будет таким же, как в узле C, и выход усилителя A2 изменится, чтобы отрегулировать опорное напряжение.Это приведет к изменение выходного напряжения и коррекция выходного тока для восстановления уравновешенное состояние.

5. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РЕЗЕРВНАЯ ОПЕРАЦИЯ

Целью параллельной работы с резервированием является обеспечение технического обслуживания. мощности даже в случае отказа одного источника питания. В общем, n источников питания (где n — два или более) подключены параллельно к источнику питания. нагрузка, максимальная потребность которой составляет n-1 от общей комбинации рейтинг.Следовательно, если поставка закончится, оставшаяся часть юнитов займет увеличивать нагрузку без перерыва в обслуживании.

На практике отказавший источник питания может вызвать короткое замыкание (например, SCR лом может загореться от перенапряжения). Чтобы предотвратить перегрузку этого источника питания в остальной части сети источники питания обычно выпрямительно-диодные. ИЛИ-стробируется в выходную линию. ИНЖИР. 5 показывает типичное расположение.

РИС. 4 Пример схемы принудительного разделения тока.

РИС. 5 Параллельное резервирование источников питания стабилизированного напряжения.

Дистанционное измерение напряжения не рекомендуется для работы с параллельным резервированием, поскольку удаленные соединения обеспечивают альтернативные текущие пути в случае сбоя в электроснабжении. Если падение напряжения в сети является проблемой, тогда диоды должны быть установлены на стороне нагрузки, а дистанционное зондирование должно выполняться только до анода диода, как показано на фиг. 6.

Наиболее подходят блоки питания с принудительным разделением тока. для этого типа работы в режиме параллельного резервирования, поскольку P-терминал ссылка обеспечивает текущий обмен и не ставит под угрозу работу, если сбой поставки.Фактически, этот метод гарантирует, что оставшаяся часть источники питания распределяют нагрузку поровну, увеличивая свои выходные токи как требуется для поддержания постоянного выходного напряжения.

РИС. 6 Параллельное резервирование источников питания со стабилизированным напряжением, показаны соединения квазиудаленного измерения напряжения.

6. ВИКТОРИНА

1. Почему используются параллельные источники питания постоянного напряжения? проблема?

2.Что подразумевается под параллельной работой ведущий-ведомый?

3. Объясните основной недостаток работы ведущий-ведомый.

4. Что подразумевается под принудительным разделением тока для параллельной работы?

5.