Serien- und Parallelbetrieb der Kanäle von Stromversorgungseinheiten (PSUs) im Allgemeinen

Frage

Meine PSUs haben galvanisch getrennte Kanäle für den Ein- oder Zwei-Quadranten-Betrieb. Es gibt mehrere Anwendungen, für die ich sie gerne einsetzen würde. Leider finden sich im Handbuch keine vollständigen Antworten auf meine Fragen.

• Erhöhen der Ausgangsspannung
• Erhöhen des Ausgangsstroms
• Erhöhen der Ausgangsleistung durch Einsatz zusätzlicher PSUs (Power Supply Units, Stromversorgungseinheiten)
• Peltier-Element (anzulegende negative und positive Spannung - Betrieb von zwei Kanälen in Antiparallelschaltung)

Können Sie mir bitte auch die Verkabelung der Sense-Leitungen beschreiben?

Antwort

1.) Erhöhen der Ausgangsspannung (Serienbetrieb)

Bei der folgenden Zusammenschaltung addieren sich die einzelnen Ausgangsspannungen. Durch alle Ausgänge fließt derselbe Strom. Die Strombegrenzungen für die in Serie geschalteten Ausgänge müssen auf den gleichen Wert eingestellt werden. Überschreitet einer der Ausgänge die Strombegrenzung, bricht die Gesamtspannung ein. Es empfiehlt sich, zur gleichmäßigen Verteilung der Lasten alle Spannungen auf denselben Wert einzustellen.

Aktivieren Sie alle angeschlossenen Kanäle, insbesondere dann, wenn Sie eine niederohmige Last angeschlossen haben. Andernfalls können die Schutzdioden eines deaktivierten Kanals überlastet werden und das Gerät beschädigen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die maximale Spannung gegenüber Masse. Die aus der Serienschaltung resultierende Spannung darf diesen Wert nicht überschreiten.

2.) Erhöhen des Ausgangsstroms (Parallelbetrieb)

Wenn eine Erhöhung des Gesamtstroms erforderlich ist, müssen die Netzgeräteausgänge parallel geschaltet werden. Die Ausgangsspannungen der einzelnen Ausgänge müssen so genau wie möglich auf denselben Spannungswert eingestellt werden. Bei geringen Spannungsunterschieden ist es in dieser Betriebsart gängige Praxis, zunächst einen Spannungsausgang bis zur Stromgrenze zu belasten; der andere Spannungsausgang liefert den Reststrom.

Der maximale Gesamtstrom ist gleich der Summe der Einzelströme aller parallel geschalteten Quellen. Bei parallel geschalteten Netzgeräten ist es möglich, dass innerhalb der Netzgeräte Ausgleichsströme fließen. Die Verwendung von Fremdhersteller-Netzgeräten, die möglicherweise nicht überlastsicher sind, kann zur Zerstörung dieser Geräte führen, da die Ströme ungleichmäßig verteilt sein könnten.

Im Allgemeinen liefert der Kanal mit der höchsten Ausgangsspannung den höchsten Strom. Wenn dieser Kanal die Strombegrenzung erreicht, liefert der nächste parallel geschaltete Kanal den Reststrom.

Beachten Sie, dass sich die Spannungen in den einzelnen Kanälen aufgrund von Toleranzen leicht unterscheiden. Durch leichtes Erhöhen der Spannung können Sie die Last gleichmäßiger verteilen. Soll die Spannung eines Kanals beispielsweise um einige mV erhöht werden (durch einen Satz identischer Kabel), wird der Strom zunächst von diesem Kanal geliefert.

Wir empfehlen außerdem, die Einstellungen zur Strombegrenzung zu verwenden, um die Last gleichmäßig auf mehrere Kanäle zu verteilen. Verteilung des Gesamtstroms proportional zu den Stromgrenzen der angeschlossenen Kanäle. Bei diesem Verfahren wird auch die Verlustleistung gleichmäßiger verteilt, was die Wärmeabfuhr verbessert und die Halbleiter vor Schäden schützt.

3.) Was generell zu beachten ist, wenn die Ausgangsleistung durch zusätzliche Kanäle / PSUs erhöht werden soll

Sie müssen die für den Serien- und Parallelbetrieb beschriebenen Punkte und zusätzlich die folgenden Aspekte beachten:

• Die maximale Spannung gegenüber Masse darf den niedrigsten Wert aller verwendeten Netzgeräte nicht überschreiten.
• Einige PSUs haben rückseitige Anschlüsse, um den Anschlusswiderstand zu verringern - verwenden Sie lieber diese Anschlüsse.
• Verwenden Sie stets Kabel mit dem größtmöglichen Querschnitt, um den Leitungswiderstand so gering wie möglich zu halten.
• Bei Verwendung von mehr als einem Netzgerät ist zu beachten, dass die Ausgänge nicht gleichzeitig eingeschaltet werden können. Insbesondere dann, wenn der Ausgangsstrom erhöht werden muss und der Prüfling sofort den vollen Strom aufnimmt, muss ein geeigneter externer Schalter verwendet werden, der den Prüfling erst einschaltet, wenn alle beteiligten Netzteile betriebsbereit sind.

4.) Sonderfall einer anzulegenden negativen und positiven Spannung für den Prüfling (z.B. für ein Peltier-Element):

Leider ist es nicht möglich, die Ausgänge antiparallel zu schalten - selbst wenn einer der Ausgänge "ausgeschaltet" ist, entstehen unerwünschte Effekte, die zur Zerstörung der Ausgänge führen können. Eine Möglichkeit wäre jedoch, die Ausgänge über ein separates Relais so zusammenzuschalten, dass eine galvanische Trennung zwischen den Kanälen mit unterschiedlicher Polarität gegeben ist. Das wäre dann ein Doppel-Wechselschalter.

5.) Verkabelung der Sense-Ports

Wenn Sie die Sense-Leitungen verwenden möchten, müssen diese mit identischer Kabelführung zu den spannungsführenden Kanälen geführt werden.
Wichtig ist, dass kein Strom über die Sense-Leitungen fließen darf.