開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器分布電源

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

就通信電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(guò)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(wèn)題的產(chǎn)生。

分布式電源結(jié)構(gòu)是通過(guò)250～425V/48V DC/DC轉(zhuǎn)換器和48V母線電壓，供電給負(fù)載板(Board)，再通過(guò)板上(ON board)若干個(gè)并聯(lián)的薄型DC/DC 轉(zhuǎn)換器，將48V轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的3～5 V。一般，DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率密度可達(dá)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(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換器組件的模塊化;容易 實(shí)現(xiàn)N+1功率冗余，提高系統(tǒng)的可靠性;易于擴(kuò)增負(fù)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(jì);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(jí)結(jié)構(gòu)

由前端(Front End)轉(zhuǎn)換器和負(fù)載點(diǎn)(Point Of Load，POL)轉(zhuǎn)換器組成，前端轉(zhuǎn)換器輸出48V，通過(guò)48V母線供電給若干個(gè)并聯(lián)的隔離式POL轉(zhuǎn) 換器或負(fù)載轉(zhuǎn)換器。當(dāng)負(fù)載是微處理器時(shí)，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(jí)結(jié)構(gòu)

由前端轉(zhuǎn)換器、中間母線(Intermediate Bus)轉(zhuǎn)換器和負(fù)載轉(zhuǎn)換器三級(jí)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(gè)并聯(lián)的非隔離式(Non-isolated)負(fù)載轉(zhuǎn)換器或VRM，輸出負(fù) 載所需的電壓。

據(jù)美國(guó)Synqor公司報(bào)道，采用三級(jí)分布電源結(jié)構(gòu)，成本比兩級(jí)分布電源結(jié)構(gòu)降低一半，每級(jí)轉(zhuǎn)換器都可以由多個(gè)轉(zhuǎn)換器并聯(lián)組成，通過(guò)均流 控制，使各并聯(lián)模塊平均分擔(dān)負(fù)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(fù)載轉(zhuǎn)換器是標(biāo)準(zhǔn)模塊結(jié)構(gòu)，對(duì)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(hù)等。