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如何操作并联及串联台达电源

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如何操作并联及串联台达电源

发布日期:2019-11-25 编辑: 点击:

台达工业电源


并联还是串联?

一般情况下,选择一款电源,重要的是选择适合的额定电压与电流以支撑系统要求。电源连接一般采用并联方式,可以增强额定功率/电流,同时通过冗余功能提升系统稳定性。针对系统特殊要求,也可以采用串联法连接电源以提供更高输出电压。


1. 并联

并联的目的在于增强输出电流。当电源以1+1 方式并联,输出电流总量Z大值为单个电源额定值的2 倍,电源间可以分担负载(见下文“分担负载”部分)。当不止一个电源并联(N+1),建议外接反极性保护二级管(台达推荐使用DRR-20N或DRR-40N 冗余模块)。详见图2。

台达工业电源

图 2. 负载分担连接原理图(N+1)


为达到冗余功效,系统电流要求不应大于单个电源额定值,详见后文“冗余”标题的内容。冗余连接下,一旦某一电源出现故障,系统操作将不受影响。此举有效防止了整个系统停机。负载分担原理电源可以采用并联方式连接以增强输出电流,详见图1 所示。注意,两个电源间的输出电压差不得大于25mV,设定输出电压必须在Z大电流负载之50%或负载电流25% 以上时完成,以确保两个电源在同等电流水平下分别设定。

台达工业电源

图 1. 负载分担连接原理图(1+1)


冗余操作原理

为实现冗余操作,电源必须接反极性保护二极管。两个电源间的输出电压差一般应保持在输出电压的2% 以内,以24V 电源为例,输出电压差为0.48V(0.45~0.50V)。一旦其中一个电源发生故障,另一个将承担起整个系统的负载。选择电源时,应确保能够承担系统负载(电源额定电流不得低于系统电流要求)。参见图3 连接原理图。

台达工业电源

图 3. 冗余连接原理图


备注:

反极性保护二极管的选择标准至少包含以下几项:

- 额定电流Z低达到输出负载电流的4 倍

- 额定反向电压达到电源输出电压的2 倍

- 反极性保护二极管带有散热器


? 台达冗余模块提升系统操作稳定性

台达冗余模块DRR-20N 及 DRR-40N 使用 Schottky 二极管,将导通损失降至Z低,同时使用无源触点提供外部信号,任一电源发生故障时都会发出警示。

台达建议使用DRR-20N 或DRR-40N 用于分担负载及冗余操作。产品详情参见DRR-20N 及 DRR-40N 链接。


? DRR 模块并联步骤(冗余操作及分担负载)

使用DRR-20N 或DRR-40N 模块务必遵循如下步骤。


第1 步:测量并设定输出电压

o 用于冗余操作:

测量PSU 1 及PSU 2 两个电源的输出电压(VO),如果设定PSU 1 为主机,那么其输出电压必须高于PSU 2 之输出电压(24V 电源电压差为0.45~0.50V,48V 电源电压差为0.90~1.00V)。为正确设置输出电压,首先将每个电源单独连接至额定电流负载之50%、介于85-264Vac 输入电压之间进行调校。

o 用于分担负载:

分别测量PSU 1 及PSU 2 之输出电压,两个电源间的VO 差必须低于25mV。为正确设置输出电压,首先将每个电源单独连接至额定电流负载之50%、介于85-264Vac 输入电压之间进行调校。


第2 步:将电源机组连接至DRR 模块

将电源PSU 1 及PSU 2 连接至DRR 模块之Vin 1 及Vin 2 端,参见图4。


第3 步:将系统负载连接至Vout

将系统负载连接至 Vout。注意,DRR 模块的输出电压 Vout = VO(电源之输出电压)– Vdrop* (DRR 模块降压)。

*视电流负载及周边环境温度,Vdrop 有所变化,数值介于0.60V 至0.90V 之间(通常情况下为0.65V)。

台达工业电源

**DRR 模块中的信号GND 端用于连接模块内置LED 及DC OK 信号端。不需要将两个电源的输出GND 端连接至信号端。

图4. DRR 模块连接原理图


2. 串联

电源可以串联,以增加输出电压,如图5 所示。注意,只能使用来自同一产品系列、同等额定输出电流的电源。选择电源时还需注意,Z大电流负载不得超过Z低额定输出电流。原则上,串联电源数量不限,但系统设计师必须留意,输出电压 > 60Vdc 即超出SELV 规定,容易引发危险。任何情况下,总电压都不得超过150Vdc。当总电压超出SELV 限定的60Vdc,必须安装输出端防触碰保护装置,此外,电源输出端(-V2 DC 回路)必须接地,参见图5。

每个电源的输出端外,必须安装一个反极性保护二极管,目的在于防止发生诸如短路等系统故障时, -V 电压连接到其他电源。发生短路情况下,-V1 & +V1 将连接至+V2 & -V2,意味着2 个电源输出会以相反极性连接,从而损害电源。安装压反极性保护二极管后,每个电源输出的电压将限定在一个二极管降压之内,约为0.7V 到1.0V。建议提供2 倍于串联输出电压额定值,以为二极管预留充足降额空间。

举例说明:将两个24V 电源串联,总电压为48V。发生短路时,有鉴于通过反极性保护二极管的电流很高,二极管的反向额定电压至少应为2 × 48 = 96V。

台达工业电源

图 5. 串联操作原理图


当两个电源串联后,会出现一种可能,开机时间及上升时间Z短的电源会首先开机,这一现象称为“随机开机”。如图6所示,2 个串联电源输出电压的复合波形导致了开机的先后顺序。

台达工业电源

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图 6. 随机开机波形


电源并联或串联时,EMI、浪涌电流、漏电流、PARD 纹波电压,以及开机时间等参数都将不同于单独电源状态下,系统设计师必须整体考虑这些参数变化。


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