Vicor电源技术讲解课件.ppt
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,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,零电流开关技术能量传送比较,ZCS,PWM,零电流开关技术谐波比较,ZCS带共模滤波,PWM带共模滤波,传导噪声比较,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,第二代先进技术设计技术,第二代先进技术集成控制电路,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,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“Dial a Henry”装置确准设定漏电感,RJB 1.5C/W,RJB 3C/W,第二代先进技术开关元件,第一代 TO-220,第二代 IPD,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,第二代先进技术现有选择,第二代先进技术,VDAC模块设计器,第二代先进技术VDAC(模块设计器),透过网上工具(www.vicor-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,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,功率元件设计,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,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),电气表现输入电压范围(典型48V输入),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%,电气表现空载至满载调节,负载调节(%),输入电压(V),输出载(A),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,电气表现遥感,对传送线之压降作出补偿 负载端闭合环路,电气表现,附有反向及开路保护之遥感,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,电气表现PC/SC脚故障监控自动重启时间图,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),0,300,450,600,150,输出功率(W),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 传导 对流 辐射,电气表现散热管理,电气表现散热管理,电气表现散热管理,效率与输入电压及输出电流变化的关系,型号:V48A48C500A,电气表现散热管理,横向叶片,散热器,纵向叶片,电气表现散热管理,散热器-薄型侧面,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”,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,功率元件设计控制功能,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),PC 脚引,控制功能初级控制,只限直流应用 模块启动/停止 提供 5.7 volt/1.5mA 之参考偏压 显示模块工作状态,控制功能模块启动/停止,输出电压,控制功能 启动时序,非隔离类可用4k 电阻及一只LED,控制功能 隔离式接通指示器,SC 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,PR 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,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,独特的并联方法结构及特性,简单 不容错,独特的并联方法单线连接直流结构,简单 容错,独特的并联方法单线连接交流结构,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,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。,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,模块 1,模块 2,独特的并联方法变压器耦合介面,并联母线,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,独特的并联方法,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。,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,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EN 60950“资讯科技电气，包括商业器材”第5-3章电气强度及EN 50116“高压生产线测试”第3页之要求。,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EN 60950，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/707Vdc,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/2121Vdc 100%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/4242Vdc 100%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。,电器安全概念Vicor 生产线上之高压测试,EN 60950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。,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。,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。,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。,模块应用的“正”“误”连线技巧,并联母线,+Out,+S,SC,-Out,-S,模块应用的“正”“误”容错,板内 对 板上,功率元件设计安装方法,安装方法,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,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,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,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,安装方法 插座元件系统,插座,支座,第二代模块有镀金脚选择，以供插座匹配,安装方法 插座元件系统,便于正确地从InMate 和SurfMate 插座中取出模块 避免不平均力度所可能对模块作出的损坏 更换工具设有专为取出全型、小型、和微型模块的尺码,功率元件设计应用例子,应用例子,高功率阵列 热插拔 微型模块之遥感处理,应用例子高功率阵列应用,应用例子高功率阵列应用,建议的输入滤波器包括一共模电感及Y-电容(线对地)加两个电感及一个X-电容(线对 线)此滤波器之噪声衰减功能可符合传导噪声之B级要求,FARM(滤波及自动调节整流模块),符合电磁兼容标准差模电容,C1:120F/100V 电解电容 保证输入低阻抗 有利稳定性及瞬态响应 应靠近模块输入端,50%满载,100%满载,V48C3V3C75AL,符合电磁兼容标准差模电容,50%满载,100%满载,V48C48C150AL,符合电磁兼容标准差模电容,符合电磁兼容标准旁路电容:共模衰減,C1:120F 100V电解电容 C2,C3:4.7nF Y 级电容 C2,C3 应尽量靠近模块之输入端 输入及输出脚附近应设有一基板接地点,50%满载,100%满载,V48C3V3C75AL,符合电磁兼容标准旁路电容:共模衰减,50%满载,100%满载,V48C48C150AL,符合电磁兼容标准旁路电容:共模衰减,符合电磁兼容标准差模电感,C1:120F 100V 电解电容 C2,C3:4.7nF Y 级电容 L1:27H P/N 14563 差模电感,50%满载,100%满载,V48C3V3C75AL,符合电磁兼容标准差模电感,50%满载,100%满载,V48C48C150AL,符合电磁兼容标准差模电感,符合电磁兼容标准共模滤波器,C1:120F 100V 电解电容 C2,C3:4.7nF Y 级电容 C4:2.2 F 聚乙烯电容 L:2x 0.42mH Vicor P/N 36-00037 共模电感,V48C3V3C75AL,符合电磁兼容标准共模滤波器,V48C48C150AL,符合电磁兼容标准共模滤波器,V48C48C150AL,旁路电容置近于模块,100%满载,旁路电容远离于模块,符合电磁兼容标准旁路电容实行效果,V48C3V3C75AL,100%满载,旁路电容置近于模块,旁路电容远离于模块,符合电磁兼容标准旁路电容实行效果,第二代产品直流输入模块:M-FIAM,输入滤波衰减模块 EMI滤波达至 MIL-STD-461E 瞬态保护达至MIL-STD-704E 附合用于MIL-STD-810&202环境 有3A及20A板本,连接图,注:图示为使能状态，需要关断时，可把ON/OFF脚开路,第二代24Vdc输入直流-直流转换器,第二代产品直流输入模块:M-FIAM,连接图,第二代300Vdc输入直流-直流转换器,注:图示为使能状态，需要关断时，可把ON/OFF脚开路,第二代产品直流输入模块:M-FIAM3,瞬态保护简化电路图,方波震荡器,第二代产品直流输入模块:M-FIAM,浪涌限制,图三：外接1000F电容时之浪涌限制表现,第二代产品直流输入模块:M-FIAM5,瞬态免疫力,图二：M-FIAM对输入的瞬变反应之表现,第二代产品直流输入模块:M-FIAM5,EMI 滤波器,第二代产品直流输入模块:M-FIAM5,传导噪声,图1：M-FIAM5与V24A12M400A模块连用工作在28V,400W,第二代产品直流输入模块:M-FIAM5,COTS功能 EMI:MIL-STD-461ETransient protection:MIL-STD-704EEnvironment:MIL-STD-810&202,第二代产品直流输入模块:M-FIAM,军用270V与V300 DC-DC 转换器,第二代产品直流输入模块:M-FIAM3,军用28V输入兼容24V输入系列之转换器,第二代产品直流输入前端模块:M-FIAM5,应用例子热插拔应用,即使是瞬间之热插入或拔出时间，都不能违反接线头之限定或元件之绝对最高额定值。当模块脱离时，或其遥感线未终接时，转换器绝不能传送能量(产生功率冲)。必须采取有效措施达至均流。每一模块之遥感线必需在或门二极管之后(共阴极)作终端。最好是在热插座之共同母线上。,次级接触面初级接触面,应用例子热插拔应用,应用例子电压降补偿(微型模块),微型模块电压降补偿电阻值,
