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分布式电源和中间总线架构之间的联系

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分布式电源和中间总线架构之间的联系

发布日期:2020-07-28 作者: 点击:

对沧州分布式电源体系结构的要求继续扩展,超出了处理与低压负载设备所需的高负载电流相关的配电问题的初始目标。对于某些应用来说,集中功率转换仍然是一种成本效益高的解决方案,但还存在一些其他因素,如在面对更高的负载电流瞬变时需要更严格的监管、改进的EMI控制、专业的热管理、复杂负载设备的电压排序以及所需电压的增加在一个板上,产生了大量的分布式电源解决方案。在考虑分布式电源的情况下,当今的系统工程师必须评估哪些可用选项合适。在实践中,结果通常是多个分布式电源解决方案的组合。

经典分布式电源

原有的分布式电源模块仍有大量需求。Brick是一种独立的DC-DC转换器,输入电压范围在36-75伏之间,支持通信行业普遍使用的电池供电系统。砖的悠久历史使它们几乎成了商品。它们的可用性、产品范围的范围、供应商之间的兼容性以及对电力工程师的熟悉程度可以看出,它们在窄输入电压范围的应用中得到了应用,其中大容量直流电压通常为48 VDC。隔离转换器有全、半、四分之一、八分之一和新的十六分之一砖形状,标称输入电压为12至48伏直流电,输出电压和电流范围适合大多数应用。

为任何给定系统选择Z佳配电电压是一个复杂的问题,涉及到产品设计的各个方面。硬件成本的考虑是既定的,然而,将产品概念从48伏的总线电压更改为12伏的成本不仅仅涉及下游转换器成本的差异。重复使用现有的电源设计可以节省工程成本并加快上市时间。如果现有产品的批量供应由于任何原因达不到新产品的要求,设计师应从已有的供应商处采购现有的新一代批量供应,以节省定制产品开发的时间和费用。使用标准的大功率产品进行设计提供了一个经过现场验证的解决方案,通常可从多个供应商处获得。

如果不需要大容量电源提供的隔离,则通常可以使用非常便宜的非隔离负载转换器(niPOL),其工作电压为12伏。因此,通常使用12V,以管理较高的母线电流为代价。这已被证明适用于小于2000W的系统。根据分布式电源的基本原理,高功率系统使用更高的总配电电压,从48伏到400伏。niPOL转换器广泛用于支持负载电流从5到20安培,在非常小的形状系数,现代处理器电压调节器模块(VRMs)现在能够在<1.3v的条件下输出>100A的电流。

FPA架构

Vicor构想的一种新架构将河北分布式电源系统的功能构建块重组为因子分解的功率架构(FPA)。该方案在一个独立的固定比率转换器之前使用一个预调节模块,称为电压变换模块,以创建一个可分布在系统卡或整个机箱上的可调节中间总线。功率密度通过高频率转换和非常有效的电路实现,提供了小尺寸的模块,可采用BGA风格的封装或标准的四分之一块格式。虽然该系列产品的范围远远超出了支持48V低压配电系统的范围,但通过将预调节器或电压变换模块并联成Z佳的FPA解决方案,调节母线到输出阻抗极低的下变频器模块的分配具有很大的灵活性应用范围。

沧州分布式电源

中间总线体系结构

IBA采用单总线隔离结构(IBA)和隔离式结构,可显著降低成本。这种中间总线转换器(IBC)以大于95%的效率运行,以固定的配电母线电压比产生6到12伏的电压。松散调节的中间总线电压为niPOL转换器提供策略性的跨系统卡。实施IBA可以在牺牲效率的前提下将转换器成本降低一半。考虑到损耗现在分布在整个组件中,POL转换器中的额外功耗通常很容易管理。

IBA并发症及解决方案

在IBC和niPOL转换器的简单形式中,中间总线方案比传统的单总线方案节省了大量的成本和尺寸。通常情况下,实施IBA并不是那么简单。设计者可以选择IBA来解决高负载瞬态、同一组件内ASIC的不同通电时序需求,或者简化组件内的配电连接,其中一些问题不容易通过直接转换方案解决。额外的niPOL成本以及相应的电源管理和监控硬件的增加侵蚀了系统成本的节省。在比较体系结构时,必须考虑整个电力系统,包括支持硬件。

IBA在开发这些复杂的电源系统时,为了降低成本,IBA在设计和开发这些复杂的电源系统方面付出了巨大的努力。单芯片解决方案可提供多个转换器的排序和监控、IBC的热插拔功能,而一些公司则提供系统状态通信和跨越隔离屏障的转换器控制。在开发阶段的早期,必须考虑这些增强的监督功能的成本,以清楚地了解与IBA相关的真正成本。

一些设计人员喜欢用他们自己设计的基于离散模拟或微控制器的电路来实现监控功能。虽然这可能通过只提供必要的功能来实现某种程度的成本控制,但它确实需要额外的开发工作,并非所有开发团队都具备专业知识或带宽支持。考虑到这一点,电源管理解决方案提供商已投入大量精力,通过非常用户友好的软件包简化其产品的编程和实现。

IBA实现的简化是一个方案,通过该方案,电源管理、监控和通信功能都包含在POL转换器中。尽管可供选择的电力公司有限,这种方法提供了电力系统设计的简单性和速度,减少了开发工作。

电力行业对二次采购的痴迷将使设计师对系统硬件的选择变得复杂。高度集成的监控或全方面的电力系统控制可以使设计在短时间内曝光,但缩小了供应商选择的范围。离散解决方案提供了无/限的可扩展性和灵活性,以处理产品开发或产品增强过程中的设计更改,但需要额外的开发时间。高度集成的解决方案提供了软件可配置的设计更改,并易于扩展到系统的设计极限。将高度集成的解决方案扩展到超出其限制的范围,可能需要在硬件和开发工作上进行不成比例的投资,而不是用离散的解决方案来解决同一问题。仔细选择河南分布式电源系统功能部件,将复杂度保持在Z低限度以满足产品需求,避免为系统不需要的功能付费。

硬件

中间总线产品是功率转换发展快的方面之一。在2004年前六个月内,IBA节省成本的功率级别已从不足200瓦转变为超过350瓦。在2004年初,一个350瓦,4输出,中间总线系统提供的空间节省少,并且成本比单一转换方法高25%。考虑到中间总线转换器的新发展,该系统目前可以由单个IBC支持。早在2004年1月,就需要多个IBC并行运行以支持电源需求。结果是,与使用规范砖产品的单总线方法相比,相同的350瓦系统现在可将成本降低25%。

中间总线转换器(IBC's)在各种各样的应用中得到了实现,因此业界响应的IBC封装采用八分之一,四分之一和一半砖型尺寸,并且具有垂直和水平方向。虽然Z佳解决方案可能是中间总线和单转换架构的组合,但是对每种方案的体积,热负荷,成本和效率进行比较分析将使设计人员寻求Z佳解决方案。


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