電源模塊串聯(lián)升壓技術(shù)的核心要點(diǎn)

在工業(yè)控制、新能源、通信等領(lǐng)域，電源模塊因其高集成度和便捷性成為首選方案。然而，當(dāng)系統(tǒng)需要更高的輸出電壓時(shí)，實(shí)際應(yīng)用常面臨一個(gè)挑戰(zhàn)：如何安全、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)電壓疊加？

電源模塊輸出串聯(lián)升壓技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，但若忽視關(guān)鍵隱患，輕則導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下，重則引發(fā)器件損壞甚至安全事故。本文將從選型、散熱、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和反向電壓四個(gè)方面闡述相關(guān)隱患以及改善措施。

隱患1：模塊選型不當(dāng)，電壓疊加失效

部分工程師誤認(rèn)為任意電源模塊均可以直接串聯(lián)，實(shí)則忽略了兩點(diǎn)關(guān)鍵要素：

1）輸出電壓精度：若模塊A的輸出電壓波動(dòng)較大（如±5%），模塊B的參考電壓可能被“拉偏”，導(dǎo)致整體輸出不穩(wěn)定。

2）負(fù)載匹配性：兩模塊帶載差異過大時(shí)，帶載能力較小的模塊可能因電流承載不足而進(jìn)入過流保護(hù)模式，引發(fā)整體系統(tǒng)異常。

解決方案：選擇相同規(guī)格的電源，盡可能選擇同型號(hào)、同批次；滿足輸出電壓精度高（±2%）并支持可調(diào)節(jié)，便于后續(xù)輸出電壓在極端容差下可以調(diào)整至相同的值，例如Mornsun的URB/URF/UWTH系列。

隱患2：散熱不良，模塊壽命驟減

串聯(lián)后總電壓升高，可能會(huì)改變單個(gè)模塊的工作狀態(tài)。若散熱設(shè)計(jì)不足，模塊內(nèi)部溫度可能超過安全閾值（如125℃），導(dǎo)致元器件老化甚至熱擊穿。另外，兩個(gè)模塊的紋波電壓不會(huì)同步，串聯(lián)工作將會(huì)有附加的紋波，輸出噪聲也會(huì)變大，導(dǎo)致原有的輸入輸出濾波電容承受更大的紋波電流。

解決方案：采用強(qiáng)制風(fēng)冷+導(dǎo)熱墊片組合散熱方案，確保模塊工作在合適的環(huán)境溫度；選擇高效率模塊（效率≥95%），減少自身發(fā)熱量，例如Mornsun的VRF_HB系列。此外，輸入輸出應(yīng)采取更多的濾波措施。

隱患3：動(dòng)態(tài)響應(yīng)不足，負(fù)載突變引發(fā)震蕩

當(dāng)負(fù)載快速切換時(shí)（如電機(jī)啟停），串聯(lián)模塊可能因動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度不夠，導(dǎo)致輸出電壓出現(xiàn)短暫跌落或過沖，影響設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

解決方案：選擇動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能良好的模塊，如負(fù)載25%階躍滿足±5%的電壓波動(dòng)及500us以內(nèi)的恢復(fù)時(shí)間，例如Mornsun的VCB系列；還可以在輸出端并聯(lián)大容量電解電容+陶瓷電容，濾除高頻噪聲并平滑電壓波動(dòng)。

隱患4：反向電壓導(dǎo)致電源損壞

當(dāng)使用的兩個(gè)模塊輸出啟機(jī)延時(shí)時(shí)間不一致，則可能會(huì)出現(xiàn)先啟機(jī)的電源輸出電壓會(huì)反向加到另一個(gè)模塊的輸出端，導(dǎo)致反向擊穿內(nèi)部器件；亦可能當(dāng)單個(gè)模塊故障斷開時(shí)，其他正常工作的電源可能會(huì)通過故障電源反向供電，造成設(shè)備損壞。

解決方案：在每個(gè)模塊的輸出端都并聯(lián)一只反偏二極管（采用壓降小的肖特基二極管0.3V左右，壓降過大會(huì)損壞模塊）。例如下圖：

總結(jié)：安全升壓的黃金法則

電源模塊串聯(lián)升壓并非簡單的電壓疊加，而是需要從選型、散熱、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、抗干擾，防反壓擊穿等多維度綜合設(shè)計(jì)。

在追求高效、緊湊的能源方案趨勢(shì)下，掌握串聯(lián)升壓技術(shù)的核心要點(diǎn)，金升陽也一同助力各位在復(fù)雜場(chǎng)景中游刃有余，為設(shè)備賦予穩(wěn)定可靠的“心臟動(dòng)力”。