Vicor电源技术讲解

12讨论内容零电流开关技术第二代较第一代的改良第二代模块应用网上设计工具完全解决方案3固定能量传输平直之效率曲线较低噪声不定能量传输效率随负载及输入而变化较高噪声零电流开关(我们的)脉冲调宽(他们的)可变频率对固定频率零电流开关技术零电流开关与脉冲调宽的比较:不同点4T1T3T3T3T3T2T2T2LoadStepT2T1T1T1IIT1导通时间可变固定T2频率或周期固定可变T3开关电流的上升或下降时间固定固定PWMZCS零电流开关技术能量传送比较500.10.20.30.40.50.60.71st6th11th16th21th26th31st36th41st46thZCSPWM00.10.20.30.40.50.60.71st6th11th16th21st26th31st36th41st46th零电流开关技术谐波比较6ZCS带共模滤波PWM带共模滤波传导噪声比较7第二代先进技术设计技术集成监控电抗元件开关元件噪声及散热处理现有的选择自动化厂房自动化设计8第二代先进技术设计技术共泄极晶体管变压器耦合初级控制反向增强晶体管次级控制9第二代先进技术集成控制电路第二代全型600W第一代VI-200200W第二代小型300W第二代微型150W10第二代先进技术集成控制电路集成在专用晶片内的初级和次级控制电路体积小于16.5立方毫米环氧模封11第二代先进技术电抗元件独有高功率磁性元件专有的镀通磁心预绕线轴采用“DialaHenry”装置确准设定漏电感12RJB~1.5°C/WRJB~3°C/W第二代先进技术开关元件第一代TO-220第二代IPD13全型小型微型第二代先进技术噪声及散热处理功率晶片接焊在氧化铝夹铜层以改善热阻印刷线路版有专用之接地层及屏蔽，可减少噪声14第二代先进技术现有选择15第二代先进技术16VDAC模块设计器17第二代先进技术VDAC(模块设计器)透过网上工具()，电源设计师可：–设定模块规格–验证可行性–下订单–接收样机数量–少于6个星期消除客定与标准DC-DC变换器之间的差别18模块设计器(对外)自动生成材料清单(对内)第二代先进技术设计自动化19功率元件设计20功率元件设计电气表现控制功能模块应用的“正”“误”插装方法应用例子21电气表现标准功能欠压锁定过压保护过流限制空载至满载稳压遥感初级端及次级端的错误监察能力过温关机10%至110%微调范围定标能力(并联)22电气表现输入电压范围(典型48V输入)34.9V欠压导通30.5V欠压关掉36V低线75V高线100V100mS最大V标称输入电压输出电压78.8V过压关掉0V0V23电气表现过流稳压所有第二代模块具备直线电流限制功能避免损害负载电流限制一般定于115%VoutIcurrentlimitIoutIfullloadIshortcircuit24电气表现空载至满载调节364045495358626671751.793.585.377.168.9510.7412.5314.3216.1117.9-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.025Loadregulation(%)InputVoltage(V)OutputLoad(A)0.02-0.0250.015-0.020.01-0.0150.005-0.010-0.005-0.005-0-0.01--0.005负载调节(%)输入电压(V)输出载(A)25电气表现本地感应于输出端闭合环路对传送线之压降没有补偿+IN-INPCPR+OUT-OUT+S-SSC负载26电气表现遥感对传送线之压降作出补偿负载端闭合环路+IN-INPCPR+OUT-OUT+S-SSC負載+IN-INPCPR+OUT-OUT+S-SSC负载27电气表现附有反向及开路保护之遥感+IN-INPCPR+OUT-OUT+S-SSC负载28电气表现PC/SC告警逻辑输入欠压输出过压超温模块错误自动重开SW1,2,&3显示“错误”位置295.7V1.23V容错PCSC2-20mStyp40mStyp电气表现PC/SC脚故障监控自动重启时间图30电气表现散热管理基板操作溫度存放存放-65-40-20+100+125度(°C)0300450600150输出功率(W)31电气表现散热管理通过模块顶部的金属基板散热基板与生热元件作热处理耦合，同是电气隔离的散热方法1.传导2.对流3.辐射输入功率=功耗成热+输出功率输入源负载功耗成热=(1-)/x输出功率输入功率x效率()=输出功率32电气表现散热管理ThermalPerformanceCurves@100癈BaseplateTemperatureVI-700BaseplatetoAmbient-NoHeatSinkModel:V48C12C150A85%MaximumModuleEfficiency01530456075901051201351502030405060708090100AmbientTemperature(?C)ModuleOutputPower(Watts)natural200LFM400LFM600LFM800LFM1000LFM1200LFM33电气表现散热管理ThermalPerformanceCurves@100癈BaseplateTemperatureVI-700With.9LongitudinalThreadedLowFlowHeatSink(15971)Model:V48C12C150A86%MaximumModuleEfficiency01530456075901051201351502030405060708090100AmbientTemperature(?C)ModuleOutputPower(Watts)natural200LFM400LFM600LFM800LFM1000LFM1200LFM34电气表现散热管理364045495358626671751.052.103.154.205.256.307.348.399.4410.49525762677277828792效率%25ºC下测试87-92%82-87%77-82%72-77%效率与输入电压及输出电流变化的关系型号:V48A48C500A35电气表现散热管理横向叶片散热器纵向叶片36电气表现散热管理散热器-薄型侧面37电气表现散热管理滑入式叶片散热器只比模块基板高0.125”38电气表现散热管理导热垫片全型，小型，及微型的导热垫片采用可改变形态的物料39功率元件设计控制功能40控制功能初级控制脚(PC)–模块使能/失能–工作状态指示次级控制脚(SC)–输出电压调校–模块状态并联接脚(PR)41PC脚引控制功能初级控制只限直流应用模块启动/停止提供5.7volt/1.5mA之参考偏压显示模块工作状态42+InPCPR-In停止停止=PC2.3V控制功能模块启动/停止43输出电压控制功能启动时序44非隔离类可用4kΩ电阻及一只LED+InPCPR-In电压检测器控制功能隔离式接通指示器45SC脚控制功能次级控制输出电压调校模块状态把模块变成倍增器46PR脚控制功能并联于输入连接成并联应用双向传输埠直流或交流耦合支援容错系统47独特的并联方法废除串联的接法单线或容错网架构交流或直流连接瞬时均流48安全隔离介面模块及总线容错模块容错均流单线连接直流耦合单线连接交流耦合交流网耦合结构变压器耦合相位阵列控制器相位阵列控制器独特的并联方法结构及特性49简单不容错独特的并联方法单线连接直流结构模块1模块n回路面50简单容错模块1模块n+InPCPR-In+InPCPR-In回路面独特的并联方法单线连接交流结构51模块1模块2模块n真正容错支持任何点发生错误独特的并联方法交流“网状”结构52独特的并联方法PR总线隔离变压器特别为使用第二代模块作并联配置而开发，用以隔离PR总线上的PR讯号。53模块1模块2低电感地线独特的并联方法单线连接交流耦合介面并联母线54模块1模块2独特的并联方法变压器耦合介面并联母线55模块1模块2(最多12)大地板独特的并联方法相位阵列控制器56独特的并联方法57模块应用的“正”“误”安全考虑根据安全认证机构之要求，如果基板可被接触，则基板必需连接至安全大地或机箱之大地。58电器安全概念绝缘承受:名词及定义工作绝缘:次级电路与机箱/大地之绝缘基本绝缘:初级电路与机箱/大地之绝缘增强绝缘:初级与次级电路之绝缘第一级:以基本绝缘防止触电第二级:以增强绝缘防止触电59电器安全概念安全认证Vicor产品均采用第二级电路，并获得第一级之认证。数据表内说明之绝缘承受电压参数是根据EN60950“资讯科技电气，包括商业器材”第5-3章电气强度及EN50116“高压生产线测试”第3页之要求。60电器安全概念Vicor工程样品的认证测试所有绝缘范围，即工作，基本及增强绝缘均是根据EN60950，表-18之要求测试达60秒。典型之测试参数为：输入与基板达1500Vac/2121Vdc输入与输出达3000Vac/4242Vdc输出与基板达500Vac/707Vdc61电器安全概念Vicor生产线上之高压测试所有绝缘范围均通过生产线上之高压测试，以附合EN50116，除以下说明例外：所有AC-DC及DC-DC产品，输入与基板以1500Vac/2121Vdc100%测试及不少于2秒。所有变压器之初级与次级输入与输出以3000Vac/4242Vdc100%测试及不少于2秒。所有“大脑”之输入与输出端以3000Vac/4242Vdc测试及不少于2秒。供应商之隔离变压器以3000Vac/4242Vdc作100%预测试。所有光耦合器均根据VDE0884作100%预测试。62电器安全概念Vicor生产线上之高压测试EN60950容许电源系统内某些电气元件不用接在系统内作认证测试。由于连接至电源输出端及机箱之电容一般只有较低之额定电压，它们会于高压测试损坏，故此它们可以移除后才进行测试。由于上述之例子，电源系统于移除电容后通过认证测试，并于重接电容后通过时间较短的生产线测试。但最终，用户做最终产品认证测试时，仍不能通过。这是可能发生的。63模块应用的正误闭环全型及小型的DC-DC转换器必需适当地连接其遥感端，以防止环路呈开路状态。64模块1模块2模块n+1模块应用的“正”“误”模块阵列输出接线采用大型母线以减少及平衡模块输出至负载的阻抗。遥感线必需连接到母线上同一点。把SC端与-S端连接可把部份模块接成辅从，以减少之间的连线。若需要容错，可把或门二极管连于输出“正”端。65模块应用的“正”“误”大功率阵列每一模块需串上保险丝。模块输入及基板需接上Y-电容作共模噪声旁路。并于输入端接上电解电容以降低输入源之阻抗。用PR耦合方法，最多可并联12只模块由于PR脚以-In作为参考，-In应有一低阻抗回路。66模块1模块2板式母線模块应用的“正”“误”连线技巧并联母线67+Out+SSC-Out-S或门二极管接到阵列中其余模块的+Sense端模块应用的“正”“误”容错680.063in.0.525in.(13,3mm)0.063in.0.450in.(11,44mm)板内对板上功率元件设计安装方法69安装方法70安装方法表面贴装的插座表面贴装插座支座第二代模块有镀金脚选择，以供插座匹配导热垫片散热器71安装方法表面貼装用插座可表面贴装通过100A测试可达多至5次之插拔插座预装在胶托上焊接后胶托不用除去72安装方法穿孔用插座穿孔式可作板上或板内安装通过100A测试可达多至5次之插拔插座预装在胶托上，焊接后把胶托除去73安装方法插座安装先安装插座(连胶托)于线路板上胶托可确保插座有适当的安装高度及间隔距离经焊接后把胶托除掉