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開關電源轉換器分布電源

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年05月18日  

為通信、計算機、艦艇、人造衛星、宇宙飛船及工業、交通等部門供應各種可以調節的、穩定可靠的電源是開關電源的一個重要應用。


就通信電源系統來說,所需的直流電源類型是多種多樣的,如直流48V、12V、5V、3V、1V等,以及交流電壓和不同頻率的鈴流電源。早期采用集中式電源結構(CentralizedpowerArchitecture),將220V交流電經過AC/DC整流轉換器直接轉換成5V直流,這樣要有5V的直流母線,并且由于電壓低,母線電流很大,電壓損失和電路損耗也較大,為此9改用分布式電源結構(DistributedpowerArchitecture)代替集中式電源結構,就可以防止上述問題的出現。


分布式電源結構是通過250~425V/48VDC/DC轉換器和48V母線電壓,供電給負載板(Board),再通過板上(ONboard)若干個并聯的薄型DC/DC轉換器,將48V轉換為負載所需的3~5V。一般,DC/DC轉換器的功率密度可達100W/in3,效率90%,并且應當是可以并聯的。分布電源系統適合于用做超高速集成電路組成的大型工作站(如圖像處理站),大型數字交流系統等的電源,其優點是可以實現DC/DC轉換器組件的模塊化;容易實現N+1功率冗余,提高系統的可靠性;易于擴增負載容量;可以降低48V母線上的電流和電壓降;容易做到熱分布均勻,便于散熱設計;瞬態響應好,可以在線更換失效的模塊等。


分布式電源系統有以下兩種結構類型。


1)兩級結構


由前端(FrontEnd)轉換器和負載點(pointOfLoad,pOL)轉換器組成,前端轉換器輸出48V,通過48V母線供電給若干個并聯的隔離式pOL轉換器或負載轉換器。當負載是微處理器時,供電的DC/DC轉換器稱為電壓調節模塊(Vo1tageRegulatorModu1e,VRM),其輸出電壓可能更低,如5V、3V、1V等。


2)三級結構


由前端轉換器、中間母線(IntermediateBus)轉換器和負載轉換器三級組成,48V母線供電給隔離式(Isolated)中間母線轉換器,輸出12V,再由12V中間母線供電給若干個并聯的非隔離式(Non-isolated)負載轉換器或VRM,輸出負載所需的電壓。


據美國Synqor公司報道,采用三級分布電源結構,成本比兩級分布電源結構降低一半,每級轉換器都可以由多個轉換器并聯組成,通過均流控制,使各并聯模塊平均分擔負載功率。


前端轉換器包括AC/DC整流器、pFC功率因數校正轉換器,輸出400V直流,和DC/DC轉換器(輸出48V直流),負載轉換器是標準模塊結構,對模塊的技術要求是:高效、高功率密度,輸出電壓調節范圍寬、工作溫度范圍寬、有限流保護等。


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