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電源供應器冗餘方法與應用

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文:吳振源/工程部
willard@meanwell.com

隨著科技日新月異，各種精密儀器設備對於電源的穩定性也越來越注重，例如工業電腦、伺服器與電信廠房設備等等。通常設備廠商的設計會如圖一的方式，選用2台電源供應器，於輸出正端各別串接二極體，再並聯接到負載端。這樣的設計理念，是當其中一台當機時，另一台仍會持續運轉，確保整個設備的穩定性。另外，不建議以選擇具並聯功能的電源供應器並聯來取代備援，因為並聯還是有機會因其中一台電源供應器輸出端損害短路，造成整個系統異常。


圖一 使用二極體並聯方式
關於二極體D1與D2的規格挑選，有以下幾點要留意：
  1. 如圖二中耐壓VRRM要大於電源輸出電壓，以防止電壓逆灌。
  2. 如圖二中耐流IO建議要大於2倍的電源輸出電流，以確保二極體耐受。
  3. 如圖二中順向電壓Vf越低越好；若是耐壓許可，建議選用蕭特基二極體，因為這樣Vf會比較低，二極體溫度會較低，散熱片面積可以比較小。
   
另外因為二極體會有損耗產生，並以熱的方式呈現，因此還需設計散熱片來散熱，確保二極體的溫度不會超過其耐溫。
 

圖二 蕭特基二極體ESAD83-006R規格
 

以上所提到的冗餘方式都是要由設備廠商自行設計與驗證，但並非所有的廠商都有此能力，設備廠商可以選擇有冗餘功能的產品，例如UHP系列的冗餘選配，或選擇搭冗餘模組。明緯於早期設計了一款DR-RDN20的電源並聯冗餘模組，提供備援解決方案，將二極體、散熱片以及一些功能做成軌道式的外觀，方便於客戶組裝作冗餘應用。

因為冗餘產品需求越來越多，舊款冗餘模組的體積與效能無法滿足需求，明緯新開發了次世代軌道型可快速掛軌的DRDN20/40系列，並同時規劃了採鎖螺絲固定的機殼型ERDN20/40系列，新舊世代詳細差異如圖三所示。

DRDN20/40及ERDN20/40系列是一系列20A/40A電源並聯冗餘模組，可搭配電源供應器做冗餘，藉以提升整體系統運行穩定度及可靠度，主要特點包含: 可支援系統1+1及1+N冗餘、適用5V (僅ERDN20) /12V/24V/48V系統電壓、二路DC輸入接點與單路輸出，內建二路DC OK繼電器接點可偵測電源狀態、採Mosfet技術可降低熱損並減少輸入與輸出電壓之間的壓差、-40～+80℃超寬工作溫度…..等，適用於需要確保設備不可中斷運行的應用場合。
詳細功能請參閱產品規格書，實際操作請參考以下影片
 


圖三 新舊世代電源供應器冗於模組差異表