為何不能多臺(tái)放大器并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)更高功率?
在工程測(cè)試中,我們偶爾會(huì)遇到一個(gè)棘手的難題:?jiǎn)蝹€(gè)高壓放大器的輸出功率無(wú)法滿(mǎn)足極端負(fù)載的驅(qū)動(dòng)需求。一個(gè)看似直接的解決方案躍入腦海——將兩臺(tái)或多臺(tái)相同的放大器輸出并聯(lián)起來(lái),不就能輕松獲得雙倍甚至多倍的電流和功率了嗎?但這是一個(gè)極其危險(xiǎn)且錯(cuò)誤的想法!簡(jiǎn)單地直接將放大器輸出并聯(lián),極有可能在瞬間導(dǎo)致昂貴的設(shè)備損壞,甚至危及測(cè)試安全。
理想情況下,兩全一致的放大器并聯(lián)后應(yīng)平均分擔(dān)負(fù)載電流。但現(xiàn)實(shí)世界中,沒(méi)有兩臺(tái)放大器是完全一致的。這種微小的差異,在高電壓、大電流的背景下會(huì)被急劇放大,主要引發(fā)兩個(gè)致命問(wèn)題:
1、環(huán)流問(wèn)題|放大器間的“內(nèi)耗”
根源:輸出電壓的微小差異。 即使兩臺(tái)放大器設(shè)置為相同的增益和輸入電壓,它們實(shí)際的直流偏移和輸出電壓幅值也存在微小的誤差。假設(shè)放大器A的輸出電壓比放大器B高0.1V。
后果:這0.1V的差值不會(huì)作用在負(fù)載上,而是會(huì)在A和B兩個(gè)放大器之間形成一個(gè)巨大的短路電流回路。這個(gè)電流不流向負(fù)載,在兩臺(tái)設(shè)備內(nèi)部“空轉(zhuǎn)”,我們稱(chēng)之為“環(huán)流”。
破壞性:由于放大器輸出阻抗極低,這個(gè)環(huán)流會(huì)非常巨大,遠(yuǎn)超其正常工作的輸出電流能力。其結(jié)果不是放大器過(guò)流保護(hù)緊急關(guān)機(jī),就是功率器件因瞬時(shí)過(guò)熱而長(zhǎng)久性燒毀。
2、均流問(wèn)題|“能者多勞”的悲劇
即使我們?cè)O(shè)法消除了直流偏置,使兩臺(tái)放大器空載輸出電壓完全相同,一旦接入負(fù)載,問(wèn)題又會(huì)再次出現(xiàn)。
根源:輸出阻抗的差異。 每臺(tái)放大器的輸出阻抗總有細(xì)微差別。輸出阻抗略低的放大器,在帶載時(shí)會(huì)表現(xiàn)出“更強(qiáng)”的驅(qū)動(dòng)能力。
后果: 在并聯(lián)狀態(tài)下,輸出阻抗低的放大器將自動(dòng)承擔(dān)更多的電流,而另一臺(tái)則承擔(dān)較少。這打破了理想的均流狀態(tài)。承擔(dān)更多電流的放大器會(huì)率先過(guò)熱,提前進(jìn)入過(guò)流保護(hù)狀態(tài)或損壞。隨后,全部負(fù)載電流會(huì)瞬間轉(zhuǎn)移到剩余的那臺(tái)放大器上,終導(dǎo)致連鎖性的故障。
結(jié)論與行動(dòng)指南
切勿自行嘗試將高壓放大器的輸出端直接并聯(lián)!這一操作的成功率無(wú)限接近于零,而代價(jià)極其高昂。