新一代電源模塊

摘要：簡要介紹美國VICOR公司新一代電源模塊的優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)和應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：電源模塊

A New Generation Of Module(Converter)

Abstract:This article briefly introduces the advantages ,features and functionalities of the American

VOCOR Company's new generation of power module.

Keywords:Power supply module

VICOR模塊以其高可靠性、高功率密度、高效率、高工作頻率（1MHz）及ZCS技術(shù)而享譽(yù)世界。VICOR公司提出的器件式電源模塊選擇方案使設(shè)計(jì)人員更為方便、簡單和可靠地使用模塊。其第二代產(chǎn)品在功率處理的結(jié)構(gòu)、監(jiān)控元件、電抗元件、開關(guān)元件及噪聲處理等方面都在技術(shù)上有很大的突破；另外，在工藝上、在散熱處理、模塊封裝和接口、生產(chǎn)和設(shè)計(jì)自動化方面都有更周密的考慮。

1零電壓和零電流開關(guān)（ZVS/ZCS）

　　VICOR在原有ZCS的基礎(chǔ)上，增加了ZVS構(gòu)架。除保留ZCS構(gòu)架的優(yōu)點(diǎn)外，還使其共漏極式的主開關(guān)管和反向升壓開關(guān)以及共源復(fù)位的開關(guān)損耗減到最低，加上先進(jìn)的高頻功率處理工藝使工作頻率達(dá)到2MHz，這樣降低噪聲的處理更容易，同時使效率達(dá)到90％以上。

圖1

2高度集成化使功率密度最高可達(dá)120瓦/立方英寸

　　VICOR公司的第二代電源模塊大幅度地提高了集成度，開發(fā)了具有專利的專用集成電路。把第一代產(chǎn)品的元件數(shù)由113個減少到19個，不僅提高了性能，而且提高了可靠性。在工藝上采用高功率磁性元件，獨(dú)創(chuàng)的鍍銅磁腔，開關(guān)元件直接采用IPD封裝，加上獨(dú)特的基板構(gòu)造，使熱阻明顯減少，功率密度提高到120瓦/立方英寸，使VICOR模塊技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

3VICOR未來動向——新概念300

　　VICOR公司一直致力于使用戶能隨心所欲地選擇模塊，組成任意需要的電源方案。例如：它的輸入電壓范圍分九檔，由DC4.5V至425V；輸出從1V至100V分八檔，單只模塊最大功率達(dá)600W，有MAXI、MINI和MICRO三種封裝形式，有兩種引腳形式（長和短），三種基板選擇，操作溫度從－55℃～100℃,分M、I、C、E四檔，適用于各種不同場合。并且輸出電壓連續(xù)可調(diào)，范圍從上調(diào)10％至下調(diào)10％（建議下調(diào)幅度不大于50％）。對于軍品和工業(yè)品，每只模塊都有詳細(xì)的性能測試報告，使用戶對每只模塊的每項(xiàng)參數(shù)都胸中有數(shù)。

4VICOR第二代產(chǎn)品——48V系列

　　48V系列產(chǎn)品是專門為郵電通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，同時也適用于用48V電池作為后備電源的任何場合。該產(chǎn)品系列見表1。輸入電壓標(biāo)稱值為48V，范圍從DC36V～72V，現(xiàn)已推出系列化產(chǎn)品。

表1

　　關(guān)于模塊輸入端的保護(hù)、傳導(dǎo)噪聲的消除和電磁兼容等問題，VICOR公司都有周密的考慮：

　　（1）輸入濾波模塊FILTMOD

　　VICOR配有輸入濾波模塊，采用MICRO封裝，連接方法非常簡單，見圖2，可有效地消除傳導(dǎo)噪聲。

　?。?）輸入保護(hù)模塊IAM2

　　VICOR還推出微型MICRO外型的輸入衰減模塊，見圖3，它可以有效地限制浪涌電流和尖峰干擾。

　　（3）分立元件濾波方案

　　用分立元件組成的電磁兼容電路，雖然體積可能大一些，但也可以達(dá)到一定的效果，見圖4。VICOR公司在應(yīng)用手冊和特刊中有可供選擇的元器件，使用這些元器件組成的電磁兼容電路可以用較小的體積獲得較好的效果。

圖2

圖3

圖4

5新一代電源模塊應(yīng)用中的幾個新問題

　　新一代模塊保留了以前模塊使用、安裝、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，又增加了模塊的并聯(lián)端PR。

　　（1）PR端為雙向收發(fā)總線，連接PR端可使多個模塊并聯(lián)，自動均流。

　　不同的連接方式可支援不同的容錯方式，設(shè)計(jì)師可根據(jù)具體情況選擇。

　　①單線連接法

　　此方法最簡單,能自動均流,構(gòu)成單線直流形式,但不具備容錯功能,見圖5。

　　②單線交流接法

　　用電容器將PR端的連接線分隔，構(gòu)成單線交流結(jié)構(gòu)，這樣接線也比較簡單，均流效果相同，但要求各端電平相同，內(nèi)阻必須很小，接線要粗，模塊工作具有簡單容錯功能，見圖6；

　　③交流網(wǎng)狀接法

　　將并聯(lián)的每兩個模塊PR端之間用電容器隔離,環(huán)內(nèi)不存在任何回路,端電平同樣要求一致,即可達(dá)到真正的容錯效果,同樣也能自動均流,見圖7;

圖5

圖6

圖7

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　　這種接法使并聯(lián)電路工作于安全的隔離式界面,可以容錯,優(yōu)點(diǎn)是允許端電平有差異,均流效果相同,見圖8;

　　⑤相位陣列控制器(PAC)

　　VICOR公司研制的相位控制器可以自動控制模塊工作相位,使其平均間隔錯開，這樣不僅可以自動均流，還可以減小輸出紋波和噪聲，但不能容錯，見圖9。

　?。?）功率倍增的方法

圖8

圖9

圖10

　　有的工程師在設(shè)計(jì)大功率電源輸出方案時，不使用模塊并聯(lián)輸出方式而采用功率倍增方式，這時可將作為功率倍增的模塊當(dāng)作功率倍增器。如圖10所示的接線方法，可使輸出功率倍增。用此方法，可使一組相同的模塊組成一路7kW以上的電源，只需確認(rèn)其中一塊作為驅(qū)動器模塊的輸出電壓，其它作為倍增器的模塊即會自動跟蹤輸出電壓，使功率倍增并自動均流。

　　用VICOR電源模塊可以組成任意要求和不同檔次的電源方案，新一代模塊的推出更可以隨心所欲地組成所需要的電源，這為電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供了降低開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量水平的良好條件。