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电源

电源是一种为电气负载（如计算机、电器、消费电子产品或电池充电器等）提供电能（电压和电流的组合）的电气设备。由于电源的主要用途是将来自电网等源的电力转换为适合负载工作的正确电压、电流和频率，因此它也被称为电力转换器。在某些负载（如台式计算机）中，电源内置于设备内部。而在其他情况下，例如电机或电器，电源是独立的设备。

在某些应用中，单个电源可能不足以提供负载所需的功率。例如，所需电压可能远高于电源所能提供的电压。或者，负载所需的电流可能远超单个电源单元的能力范围。

直流可编程电源的串联连接

在所需功率远高于单个电源所能提供的应用中，用户可以根据需求将多个电源串联或并联连接。将多个电源并联连接会增加电流和功率，同时保持电压恒定。相反，将它们串联连接会将各个电源的电压相加，从而获得更高的总输出电压，而电流保持不变。

这由以下公式表示：

Vout=V1+V2+V3+

其中，Vout 是总输出电压，V1, V2, V3... 是串联连接的各个电源。然而，在将电源串联连接之前，用户必须遵守一些注意事项。例如，串联连接仅允许在相同类型和制造商型号的电源之间进行，即具有相似电压、电流和输出阻抗额定值的电源。但最重要的是，电流额定值必须匹配。此外，两个或多个电源的串联操作只能在任一电源的输出隔离电压额定值范围内实现，以获得比单个电源更高的电压。简而言之，制造商建议的串联连接六项关键提示是：

串联连接的六项关键提示

每个电源的电压设置必须相同。

将所需的总电压除以串联电源的数量。 如果使用两个电源，则将每个设置为所需总电压的一半。如果使用三个电源，则将每个设置为所需总电压的三分之一。依此类推。

确保每个电源的电流设置匹配。

切勿超过串联中任何电源的输出隔离电压额定值。

严禁任何电源承受负电压。

必须对每个电源进行单独控制。

电动汽车：串联应用示例

那么，用户会在哪些场景中需要这种串联连接呢？例如在电动汽车（EV）领域，制造商正从400V电池转向800V。促使汽车制造商采用更高电压的一些关键因素包括：提高电动汽车效率、更快充电以及减轻其他部件的重量。分析数据显示，通过将电池电压提高到800V，与400V相比，为电动汽车电机和其他设备供电所需的电流要低得多，从而允许使用更细的电缆和更小的电子元件。

因此，这减轻了车辆的重量，并最大限度地减少了因发热造成的能量损失，从而提高了整体效率和电池续航里程。此外，这有助于电池充电更快，这是吸引电动汽车买家的一个主要因素。目前，包括特斯拉、比亚迪等在内的主流电动车制造商均已采用800V高压架构，且采用该技术的车企数量正呈现快速增长态势。

图1. 两个串联连接的400V电源可产生800V电压输出

提供多种输出直流电压的直流可编程电源

泰克旗下大功率直流电源品牌EA Elektro-Automatik 生产提供多种输出直流电压的直流可编程电源。在开始项目之前，请确保电源具有相似的额定值后再进行串联连接。为了使用400V单元产生800V电源，必须如图1所示连接两个相同的电源。EA生产最接近所需400V的500V单元，例如可编程双向直流电源 EA-PSB 10500-30，其输出可设置为400V，如图1所示。

图 2. EA-PSB 双向电源单元的后板接口示意图

■1.接口插槽

用于安装选配的通信或功能扩展模块 (如数字 I/O、CAN 总线等)。

■2.主-从总线接口

用于构建并联连接系统（Parallel Connection System），实现多台电源的协调控制和状态监控。此接口连接主设备和辅助设备。

■3.均流总线接口

用于构建并联连接系统，确保各并联电源之间的电流均等分配（Current Sharing）。此接口连接所有并联单元的均流信号。

■4.输出电压远端补偿输入端子

用于连接远端补偿（Remote Sense）线，补偿负载连接导线上的压降，确保负载点获得精确的设定电压。

■5.输出端子（铜质汇流排）

设备的主直流功率输出连接点（DC Output Terminal），采用大电流铜质汇流排（Copper Busbar）设计，可承载高额定电流。

■6. 交流电源输入端子

用于连接设备的主电源输入（Mains / AC Input），为设备运行提供电能。

■7.以太网接口

RJ-45网络接口（Ethernet Interface），用于通过TCP/IP协议实现远程通信、控制和数据传输。

■8.USB接口

USB通信接口（USB Interface），通常用于连接计算机进行设备配置、控制和软件更新。

■9.隔离模拟量编程/监控及其他功能接口（DB15母座）

15针D-Sub母型接口（DB15 Female Connector），提供电气隔离的（Isolated）模拟量设定信号输入、监控信号输出以及其他控制信号（如启停、报警）。

■10.接地连接螺钉

设备保护接地（Protective Earth - PE）连接点，必须使用低阻抗导线将其可靠连接至系统的接地排或大地，确保安全。

注意：如果使用双向电源作为负载（即吸收功率），则必须采取额外措施。

EA Power Control软件允许从一台Windows PC控制多达20台EA设备

此外，对于串联连接，EA电源不支持主-从（Master-Auxiliary）模式，这意味着每个电源单元必须单独控制，无论是手动还是远程（数字或模拟）。对于远程控制，推荐使用可从EA网站下载的EA Power Control软件。如果需要，用户可以购买多控许可证，以便从一台Windows PC控制多达20台EA设备。通过选择串联连接的设备，用户可以几乎同时向每台设备发送相同的命令。

图3. EA-Power Control软件通过Windows PC实现对EA可编程直流电源产品的便捷精准控制

其他应用示例需要从单个正(+)电源创建正(+)和负(-)电源，例如在航空应用中。例如，飞机使用 +/-270 Vdc来构成540 Vdc（波音787）。在这种情况下，使用两台EA-PSI 10360-240 4U型号的电源串联，并将中点接地（如图4所示），用户即可创建+270Vdc基准和-270Vdc基准，并提供60kW的功率。出于安全和隔离原因，制造商建议遵循一些限制条件，这些在产品的数据手册中有详细说明。

图4. 通过中点接地创建负电压基准

电源的并联运行

该解决方案将两个或多个电源并联连接，用于需要比单个电源更高功率和电流的应用。然而，在将电源并联连接之前，用户必须确保负载电流在电源之间均匀分配。为此，用户必须确保使用相同的电源，并使用相同的电缆或导线连接被测设备（DUT）的正(+)和负(-)输出端子。此外，使用相同长度和粗细的电缆将电源单元连接到负载。这样，连接线上的电压降相同，从而确保并联电源上的电压相同，并在此操作中实现来自每个电源的电流均等分配。

实际上，许多电源制造商（包括开关电源和线性电源）都将其产品设计为支持并联运行。理想情况下，为了实现完美的均流，在此配置中使用的各个电源必须呈现相同的输出阻抗，并且输出电压设置尽可能接近。随着时间的推移，由于输出参数的正常离散性以及老化（包括温度）的影响，这种理想情况无法得到保证。

为此，像EA这样的制造商采用了一种称为“主-从模式并带有专用均流总线（Share bus）”的技术。在此模式下，当多个相同系列的电源型号（如PSI 10000系列）通过主-从总线和均流总线连接时，整个多设备系统表现为一个单一设备。通过主-从总线，系统数据（如总功率和总电流）被收集并显示在主机设备上。从机设备的警告和报警信息清晰地显示在显示屏上。均流总线为各个设备提供均等的负载分配。

图5. EA的设备可以通过Cat-5电缆（用于通信）和BNC电缆（用于均流）轻松并联。

根据图5，并联EA可编程双向直流电源的步骤如下：

步骤1.物理上并联正 (+) / 负 (-) 输出端子。

步骤2.连接均流总线以确保各单元电流分配均匀。

步骤3.连接主/从总线以确保单元间的通信。

步骤4.在设置菜单中将每个单元配置为主（Master）或从（Auxiliary），并如图所示设置偏置（Bias）和终端（Termination）电阻。

泰克旗下品牌EA生产提供各种输出直流电压和电流的电源，可以根据最终需求轻松串联或并联连接，适用于无数应用。