開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器分布電源

為通信、計算機、艦艇、人造衛(wèi)星、宇宙飛船及工業(yè)、交通等部門提供各種可以調(diào)節(jié)的、穩(wěn)定可靠的電源是開關(guān)電源的一個重要應(yīng)用。

就通信電源系統(tǒng)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(jié)構(gòu)(Centralized PowerArchitecture)，將220V交流電經(jīng)過AC/DC整流轉(zhuǎn)換器直接轉(zhuǎn)換成5V直流，這樣需要有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(jié)構(gòu)(Distributed Power Architecture)代替集中式電源結(jié) 構(gòu)，就可以避免上述問題的產(chǎn)生。

分布式電源結(jié)構(gòu)是通過250～425V/48V DC/DC轉(zhuǎn)換器和48V母線電壓，供電給負載板(Board)，再通過板上(ON board)若干個并聯(lián)的薄型DC/DC 轉(zhuǎn)換器，將48V轉(zhuǎn)換為負載所需的3～5 V。一般，DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率密度可達100W/in3，效率90%，并且應(yīng)當(dāng)是可以并聯(lián)的。分布電源系統(tǒng)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(shù)字交流系統(tǒng)等的電源，其優(yōu)點是可以實現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換器組件的模塊化;容易 實現(xiàn)N+1功率冗余，提高系統(tǒng)的可靠性;易于擴增負載容量;可以降低48 V母線上的電流和電壓降;容易做到熱分布均勻，便于散熱設(shè)計;瞬 態(tài)響應(yīng)好，可以在線更換失效的模塊等。

分布式電源系統(tǒng)有以下兩種結(jié)構(gòu)類型。

1)兩級結(jié)構(gòu)

由前端(Front End)轉(zhuǎn)換器和負載點(Point Of Load，POL)轉(zhuǎn)換器組成，前端轉(zhuǎn)換器輸出48V，通過48V母線供電給若干個并聯(lián)的隔離式POL轉(zhuǎn) 換器或負載轉(zhuǎn)換器。當(dāng)負載是微處理器時，供電的DC/DC轉(zhuǎn)換器稱為電壓調(diào)節(jié)模塊(Vo1tage Regulator Modu1e，VRM)，其輸出電壓可能更低， 如5V、3V、1V等。

2)三級結(jié)構(gòu)

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

據(jù)美國Synqor公司報道，采用三級分布電源結(jié)構(gòu)，成本比兩級分布電源結(jié)構(gòu)降低一半，每級轉(zhuǎn)換器都可以由多個轉(zhuǎn)換器并聯(lián)組成，通過均流 控制，使各并聯(lián)模塊平均分擔(dān)負載功率。

前端轉(zhuǎn)換器包括AC/DC整流器、PFC功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器，輸出400V直流，和DC/DC轉(zhuǎn)換器(輸出48V直流)，負載轉(zhuǎn)換器是標(biāo)準模塊結(jié)構(gòu)，對模 塊的技術(shù)要求是：高效、高功率密度，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬、工作溫度范圍寬、有限流保護等。