干貨分享丨模塊電源應用注意事項之串聯(lián)升壓

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

電源模塊輸出串聯(lián)升壓技術應運而生，但若忽視關鍵隱患，輕則導致系統(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、動態(tài)響應和反向電壓四個方面闡述相關隱患以及改善措施。

隱患1：模塊選型不當，電壓疊加失效

部分工程師誤認為任意電源模塊均可以直接串聯(lián)，實則忽略了兩點關鍵要素：

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

2）負載匹配性：兩模塊帶載差異過大時，帶載能力較小的模塊可能因電流承載不足而進入過流保護模式，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、同批次；滿足輸出電壓精度高（±2%）并支持可調節(jié)，便于后續(xù)輸出電壓在極端容差下可以調整至相同的值，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，可能會改變單個模塊的工作狀態(tài)。若散熱設計不足，模塊內部溫度可能超過安全閾值（如125℃），導致元器件老化甚至熱擊穿。另外，兩個模塊的紋波電壓不會同步，串聯(lián)工作將會有附加的紋波，輸出噪聲也會變大，導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：采用強制風冷+導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，輸入輸出應采取更多的濾波措施。

隱患3：動態(tài)響應不足，負載突變引發(fā)震蕩

當負載快速切換時（如電機啟停），串聯(lián)模塊可能因動態(tài)響應速度不夠，導致輸出電壓出現(xiàn)短暫跌落或過沖，影響設備運行穩(wěn)定性。

解決方案：選擇動態(tài)響應性能良好的模塊，如負載25%階躍滿足±5%的電壓波動及500us以內的恢復時間，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。

隱患4：反向電壓導致電源損壞

當使用的兩個模塊輸出啟機延時時間不一致，則可能會出現(xiàn)先啟機的電源輸出電壓會反向加到另一個模塊的輸出端，導致反向擊穿內部器件；亦可能當單個模塊故障斷開時，其他正常工作的電源可能會通過故障電源反向供電，造成設備損壞。

解決方案：在每個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，壓降過大會損壞模塊）。例如下圖：

總結：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、動態(tài)響應、抗干擾，防反壓擊穿等多維度綜合設計。

在追求高效、緊湊的能源方案趨勢下，掌握串聯(lián)升壓技術的核心要點，金升陽也一同助力各位在復雜場景中游刃有余，為設備賦予穩(wěn)定可靠的“心臟動力”。