• 公司新闻
• 行业资讯

CFB750-300SXX-CMFD系列并联和串联应用

CFB750-300SXX-CMFD系列并联和串联应用

Cincon的DC-DC底盘安装CFB750-300S-CMFD系列提供12V、15V、24V、28V、36V和48V的输出电压，输出功率为750W。本系列包含工业标准的全砖模块和输入滤波电路。它配备了输入电压范围从200到450伏直流电和加强3000Vac隔离。本产品符合EMC:EN55032标准，并符合防火和防烟EN45545-2。此外，效率高达90%，它的工作环境温度从-40°C至80°C.当拧上金属板或散热片以改善散热时，本系列可在功率降额曲线上有更好的表现。此外，低空载功耗（10mA）是电源系统的理想解决方案。标准控制功能具有远程开/关（正或负）和可变电阻，可快速调整输出电压。本产品具有全保护功能，包括欠压闭锁（UVLO）、输入过压保护（Input OVP）、过流保护（OCP）、过温保护（OTP）、连续短路保护。CFB750-300SXX-CMFD系列适用于分布式电源架构、电信、服务器、基站、电池供电设备和其他工业应用。

随着对大功率DC-DC变换器的需求逐渐增加，系统工程师可能需要采用直流电源模块并联和串联使用，以提高整体输出功率和输出电压，因为他们必须考虑简化材料清单和控制库存，并考虑如何达到满足系统电流、效率和可靠性的目标。Cincon CFB750-300S CFMD可为用户提供多种并联和串联组合，是解决节省重新设计时间这一难题的特例。本文将介绍CFB750-300S24N-CFMD如何实现功率变换器并联用以平衡电流，提高输出电流，串联用以提高输出电压的目的。

CFB750-300S24N-CMFD并联：

并联电源系统的最佳方案是每个电源模块向每个负载提供稳定、均匀的电流。并联的每个模块有两种类型，以均衡地提供电流─有源和无源均流。由于并联时各功率模块的输出电流不相同，如果功率模块不具备均流功能，不能均匀地均流，则会导致输出到负载的电流不平衡。负载电流越大，功率模块输出功率越大。这将长期降低电源模块的使用寿命或导致电源模块过载，从而导致触发过温保护（OTP）而导致输出故障。另外，当一个模块触发OTP时，并联的其他电源模块迟早也会过载而启动OTP。

1.无源均流：实现均流的简单方法是电压降法（图1）。这种方法是在功率转换器的输出端增加一个外部电阻。随着负载电流的增大，使输出电压降低，达到功率模块间的均流平衡。当外部输出电阻增大时，三个功率模块之间的输出电流差将最小化，以实现均流。模块之间不需要信号通信或传输，因为达到均流是开路。每个电源模块是独立的，没有任何其他额外的控制电路。然而，负载电流越大的功率模块，由于电阻的存在，输出效率越低，功耗越大。不同功率输出的功率模块之间很难实现均流。这是电压降法的最大缺点。

2.有源均流：以电源模块间连接的电流信号为参考。每个电源模块将通过比较其输出电流信号与其他模块的其他信号来调整输出电压，以平衡输出电流。CFB750-300S CMFD采用平均电流法，通过获取各功率模块的电流信号来实现均流。这些信号自动平均，作为每个电源模块的参考信号（图2）。具有较低输出电流的功率变换器在接收参考信号的同时，将增加输出电压以提高输出电流。因此，输出电流将达到平均值。有源均流的优点是不需要增加额外的电阻，防止了输出效率的额外降低。每个电源模块只需增加一条相互连接的信号线即可实现负载均流。

如上所述，人们可能知道更好的输出效率使“有源均流”比“无源均流”有很大的优势。Cincon提供了以下一系列测试数据。

CFB750-30024N-CMFD 3PCS并联试验：

下表是规格

三个规格相同的DC-DC转换器。并联运行。在相同的300Vdc输入电源下，电源模块将稳定输出24Vdc。每增加25%，将记录负载电流。数据将显示每个电源模块的输出电流和总输出电流。

25%满载的情况下：CH1: Io_tot (Io1+Io2+Io3)、CH2: Io1 、 CH3: Io2、CH4: Io3

50%满载的情况下：CH1: Io_tot (Io1+Io2+Io3)、CH2: Io1 、 CH3: Io2、CH4: Io3

75%满载的情况下：CH1: Io_tot (Io1+Io2+Io3)、CH2: Io1 、 CH3: Io2、CH4: Io3

100%满载的情况下：CH1: Io_tot (Io1+Io2+Io3)、CH2: Io1 、 CH3: Io2、CH4: Io3

在一般应用中，应考虑动载荷。当负载电流在一瞬间发生变化时，我们应该检查输出电流是否受到这种变化的影响。下图是三个功率模块输出电流的动态响应。电流波形分别为25%和50%。从下图可以看出，当负载变化时，系统的输出电流保持稳定。

50%-100%满载的情况下：CH1: Io_tot (Io1+Io2+Io3)、CH2: Io1 、 CH3: Io2、CH4: Io3

100%-50%满载的情况下：CH1: Io_tot (Io1+Io2+Io3)、CH2: Io1 、 CH3: Io2、CH4: Io3

75%-100%满载的情况下：CH1: Io_tot (Io1+Io2+Io3)、CH2: Io1 、 CH3: Io2、CH4: Io3

100%-75%满载的情况下：CH1: Io_tot (Io1+Io2+Io3)、CH2: Io1 、 CH3: Io2、CH4: Io3

上表和图表表明，当CFB750-300S24N-CMFD的三个电源并联运行时，在2250W的输出功率下，其效率保持在90%以上。各功率模块负载均流稳定、均衡，无过载现象。

三个规格相同的DC-DC转换器。串联操作。在同一输入电源为300Vdc的情况下，连接每个24Vdc输出的电源模块将有稳定的72Vdc输出。负载电流将记录在50%和100%以下。数据将显示每个电源模块的输出和总输出电流。

50%负载  CH1: Io_tot (Total Io Current)、CH2: Vout_tot (Vout1+Vout2+Vout3)、CH3: Vout 2 + Vout 3、CH4: Vout 3

100%负载  CH1: Io_tot (Total Io Current)、CH2: Vout_tot (Vout1+Vout2+Vout3)、CH3: Vout 2 + Vout 3、CH4: Vout 3

下图是三个功率模块输出电流的动态响应。电流波形分别为25%和50%。从下图可以看出，当负载变化时，系统的输出电压和电流保持稳定。

50-100%负载  CH1: Io_tot (Total Io Current)、CH2: Vout_tot (Vout1+Vout2+Vout3)、CH3: Vout 2 + Vout 3、CH4: Vout 3


100-50%负载  CH1: Io_tot (Total Io Current)、CH2: Vout_tot (Vout1+Vout2+Vout3)、CH3: Vout 2 + Vout 3、CH4: Vout 3

100-75%负载  CH1: Io_tot (Total Io Current)、CH2: Vout_tot (Vout1+Vout2+Vout3)、CH3: Vout 2 + Vout 3、CH4: Vout 3

75-100%负载  CH1: Io_tot (Total Io Current)、CH2: Vout_tot (Vout1+Vout2+Vout3)、CH3: Vout 2 + Vout 3、CH4: Vout 3
下图为三个功率模块在50%和100%负载下启动时的波形。从下图可以看出，当每个电源模块启动时，系统的输出电压和电流保持稳定。

50%负载  CH1: Io_tot (Total Io Current)，CH2: Vout_tot (Vout1+Vout2+Vout3)，CH3: Vout 2 + Vout 3，CH4: Vout 3

100%负载  CH1: Io_tot (Total Io Current)，CH2: Vout_tot (Vout1+Vout2+Vout3)，CH3: Vout 2 + Vout 3，CH4: Vout 3

上表和图表显示，当3PCS CFB750-30024N-CMFD在2250W输出功率下串联运行时，其效率保持在90%以上，表明每个功率模块都处于负载平衡状态，没有过载。

注意：

为了提高每个电源模块的均流精度，建议在前端转换器和接线图上完成以下项目。

建议所有串联或并联的模块应共用同一输入源，以保证每个电源模块的输入电压相同，并尽量减小启动时间差。不同的输入源可能导致输出失败，因为不同的启动时间可能会使启动时间较快的模块过载并触发保护。使用不同的输入源也可能出现干扰（EMI）问题。

通过导线和PCB铜线的电流路径会导致电流误差；因此，用户需要更加注意布线的长度。对于串联或并联的每个电源模块，路径最好是对称的。

并联时的输出电压应尽可能相等，以防止相差过大，导致均流不平衡。

均流容限应在-10%到+10%之间。建议每个并联电源模块应考虑最大消耗输出功率为满负荷的90%。这可以防止其中一个电源模块因触发保护的瞬时过载电流而发生输出故障。

串联输出电流需要并联二极管。当单个电源模块受到保护时，可将并联二极管作为电流的替代路径，以防止电流流入模块，从而导致模块内部元件损坏或异常运行。

结论：

本文以Cincon公司的CFB750-30024N-CMFD并联和串联为例，说明如何提高整体输出功率和输出电压。结果表明了并联和串联的实用性。如图所示，并联的各功率模块均流，串联的各功率模块均负载平衡。此外，在动态负载条件下，整体输出电压和电流保持稳定，效率高达90%。Cincon的CFB750-300SXX-CMFD系列在需要更高的输出功率和电压时，真正为用户提供了省时省电的解决方案。