Na trhu je mnoho druhů modulů spínaných zdrojů, ať už těch zvyšujících napětí (step up), snižujících napětí (step down), nebo kombinovaných, které si poradí se zvýšením i snížením napětí. Přes to by se někdy hodilo spojit dva nebo i více modulů sériově či paralelně. Jde to?
Příklad krytovaného modulu spínaného síťového zdroje
V tomto článku se nebudeme zabývat síťovými spínanými zdroji, jako je třeba ten na předchozím obrázku, ale výhradně moduly určenými k přeměně malého napětí obvykle v dozsahu do 30 V při proudu do 3 A, tedy do výkonu asi tak 90 W. Tyto moduly pracují bez transformátoru.
Příklad zvyšujícího i snižujícího modulu zdroje
Vstupy spínaných zdrojů nikdy nezapojujeme sériově na napájecí napětí. Napětí by se mezi ně rozdělilo nerovnoměrně a v podstatě nepředvídatelně. Spojujeme je vždy jen paralelně, takže na všech je stejné napájecí napětí!
Sériové spojení výstupů dvou nebo více zdrojů by sloužilo k tomu, abychom dosáhli vyššího (dvojnásobného) výstupního napětí při zachování výstupního proudu (pokud by byly zdroje stejné). V naprosté většině případů takto zdroje spojit NEJDE.
Moduly mají téměř vždy jeden ze vstupů a odpovídající z výstupů přímo propojené, takže třeba zem je průchozí (častější), nebo (+) pól je průchozí. Ověříme si to snadno ohmmetrem multimetru když změříme odpor mezi (+) vstupem napájení a (+) výstupem napětí a potom mezi zemí napájení a zemí výstupu. V jednom případě bychom měli naměřit velmi malý, téměř nulový odpor.
Když se podíváme na předchozí papojení a předpokládáme, že propojená je zem, tak v něm je vlastně (+) výstup spodního zdroje zkratovaný na zem.
Paralelní spojení zdrojů (při stejném napětí dovolí odebírat větší proud) se často použít dá. Optimální je, když máme zdroje napětí s nastavitelným omezením proudu, pak můžeme spojit výstupy někdy i přímo. Oba zdroje musíme nastavit na přesně stejné napětí, ale i když se o to budeme snažit, nikdy se to úplně přesně nepovede. Uvažujeme zdroje s průchozí zemí.
Na výstupu bude napětí odpovídající jednomu ze zdrojů (tomu s větším napětím). Při postupně rostoucí zátěži bude dodávat proud přávě tento zdroj. Jakmile narazí na omezení proudu, napětí nepatrně klesne na úroveň druhého ze zdrojů. První už pracuje v režimu konstantního proudu, druhý se postupně bude čím dál větším proudem podílet. Rozdělení zatížení bude tedy nerovnoměrné, ale v přípustných mezích (omezený proud nastavením zdroje).
V praxi by to takto fungovalo jen u velmi, velmi kvalitních zdrojů s nepatrným vnitřním odporem, většinou je přechod zatížení zdrojů kvůli nenulovému vnitřnímu odporu zdrojů pozvolnější, ale vždy nerovnoměrný. I když je tento způsob funkční, není vhodné jej používat, přinejmenším proto, že oba zdroje se budou vzájemně ovlivňovat a nerovnoměrné spínání jim může škodit.
Paralelní spojení zdrojů napětí bez možnosti omezení proudu je možné také, ale budeme muset zajistit, aby se zatížení mezi ně rozdělilo co možná nejrovnoměrněji, a aby se co nejvíc omezilo vzájemné ovlivňování zdrojů. Výstupy spojíme přes rezistory s relativně malým odporem a do společného bodu přidáme kondenzátor s co nejmenším vnitřním odporem. Výstup tedy nebude tak kvalitním zdrojem napětí, jak by odpovídalo jednotlivým zdrojům, a jak bychom si asi přáli, ale skutečně posílíme možnosti odběru.
V příkladu budeme uvažovat spínané zdroje 5 V s téměř nulovým výstupním odporem dimenzované na odběr 1 A. Při plném zatížení sestavy (2 A) bude na výstupu napětí o 0,1 V nižší, než na jednotlivých zdrojích, tedy 4,9 V, ale oba zdroje budou dodávat téměř stejný proud a budou rovnoměrně zatíženy. U kondenzátoru na výstupu stačí relativně malá kapacita, protože zdroje mají vysoký pracovní kmitočet, ale čím bude jeho ESR menší, tím méně se bude funkce zdrojů vzájemně ovlivňovat. V praxi by měl být tento kondenzátor složen z několika kusů jednak elektrolytických kondenzátorů (polymerové nebo tantalové) a k tomu ještě několik keramických kondenzátorů s kapacitou kolem 100 nF.
Jestliže potřebujeme na výstupu víceméně zdroj proudu a ne zdroj napětí (například pro napájení LED), pak bude situace jednodušší. Rezistory zvolíme podstatně větší a rovnou tak, aby každý ze zdrojů dodal svůj díl proudu do LED, kondenzátor je vhodné použít, ale není už nezbytný, nebude už tolik záležet na jeho kvalitě.
Je lepší a bezpečnější se spojování spínaných zdrojů vyhnout a použít jiný typ zdroje s větším povoleným proudem nebo rozdělit napájený obvod na více sekcí a každou napájet samostaným spínaným zdrojem. Někdy se ale spojení zdrojů nejde vyhnout.