Vicor电源技术讲解

Module Output Power (Watts)
Thermal Performance Curves @ 100癈 Baseplate Temperature VI-700 With .9" Longitudinal Threaded Low Flow Heat Sink (15971) Model: V48C12C150A 86% Maximum Module Efficiency
49
独特的并联方法
单线连接交流结构
简单 容错
回路面
+ In PC
模块 1
PR - In
+ In PC
模块 n
PR - In
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50
独特的并联方法
交流“网状”结构
模块 1
真正容错
支持任何点发生错误
模块 2
模块 n
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51
独特的并联方法
PR 总线隔离变压器
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29
电气表现
散热管理
输出功率 (W) 存放 存放
600
450
300
基板操作溫度
150 0
-65 -40 -20
度 (°C)
+100 +125
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30
电气表现
散热管理
输入功率 = 功耗成热 + 输出功率
输入源
功耗成热 = (1 - ) / x 输出功率 输入功率 x 效率 () =输出功率
消除客定与标准DC-DC变换器之间的差别
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17
第二代先进技术
设计自动化
自动生成材料清单(对内)
模块设计器(对外)
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18
功率元件设计
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19
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
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150
135
120
105
90
75
60
45
30
15
0
20
30
40
50
60
70
80
90 100
Ambient Temperature ( ?C )
natural 200 LFM 400 LFM 600 LFM 800 LFM 1000 LFM 1200 LFM
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32
电气表现
散热管理
0.02-0.025 0.015-0.02 0.01-0.015 0.005-0.01 0-0.005 -0.005-0 -0.01--0.005
O输utp出ut载Lo(aAd )(A)
24
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
+OUT
+S
PC
SC
PR
-S
-IN
-OUT
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负载
25
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+IN PC PC PR PR -IN -IN
+OU+TOUT +S +S
SC SC
-S -S -OU-TOUT
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負載负载
26
电气表现
附有反向及开路保护之遥感
+IN
+OUT
+S
PC
SC
23
电气表现
空载至满载调节
0.025
0.02
0.015
0.01
负Lo载ad 调reg节ulat(i%on)(%)
0.005
0
-0.005
-0.01
36 40 45 49
输Inp入ut 电Vol压tage(V(V))
53
58
62
66
71
75
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1.79 3.58 5.37 7.16 8.95 10.74 12.53 14.32 16.11 17.9
效率 %
92
87-92%
82-87%
87
77-82%
72-77% 82
77
72
10.49
9.44
67
8.39
7.34
62
6.30
5.25
57
4.20
3.15 52
36 40 45 49
53 58
62
66
71
2.10
1.05 75
25ºC 下测试
型号: V48A48C500A
效率与输入电压Vic及or电输源技出术讲电解流变化的关系 34
38
功率元件设计
控制功能
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39
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)
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40
控制功能
初级控制
PC 脚引
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
13
第二代先进技术
现有选择
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14
第二代先进技术
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15
VDAC模块设计器
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16
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
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59
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
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41
控制功能
模块启动 / 停止
+ In PC
停止
PR
- In
停止 = PC <2.3V
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42
控制功能
启动时序
输出电压
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43
控制功能
隔离式接通指示器
电压检 测器
+ In
PC
PR - In
非隔离类可用4kΩ 电阻及一只LED
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PR
-S
-IN
-OUT
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负载
27
电气表现
PC/SC告警逻辑
自动重开
SW1,2,& 3显 示“错误”位 置
输入欠压 输出过压 超温 模块错误
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28
电气表现
PC/SC脚故障监控自动重启时间图
容错 PC 5.7V
SC 1.23V
40mS typ 2-20 mS typ
输入电压
34.9V 欠压导通
30.5V 欠压关掉
78.8V 100V 过压关掉
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22
电气表现
过流稳压
所有第二代模块具
备直线电流限制功
Vout
能
避免损害负载
电流限制一般定于 115%
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I current limit
I full load
I out I short circuit
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1
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
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2
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 (我们的)
脉冲调宽 (他们的)
可变频率
对 固定频率
固定能量传输 平直之效率曲线 较低噪声
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。
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52
独特的并联方法
单线连接交流耦合介面
低电感 地线
模块 1 模块 2
并联母线
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53
独特的并联方法
变压器耦合介面
模块 1
模块 2
并联母线
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54
独特的并联方法
相位阵列控制器
电气表现
散热管理
散热器
横向叶片
纵向叶片
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35
电气表现
散热管理
散热器 -薄型侧面
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36
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”
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37
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
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20
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)
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21
电气表现
输入电压范围 (典型48V输入)
V 标称
36V 低线
75V 高线
100mS 最大
输出电压
0V 0V
4
零电流开关技术
谐波比较
ZCS
PWM
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
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5
1st
0
1st
6th 11th 16th 21th 26th 31st 36th 41st 46th
6th
11th 16th
21st 26th
31st 36th 41st 46th
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60
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：
次级电路与机箱 / 大地之绝缘 初级电路与机箱 / 大地之绝缘 初级与次级电路之绝缘 以基本绝缘防止触电 以增强绝缘防止触电
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58
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。
传导噪声比较
PWM带共模滤波
ZCS带共模滤波
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6
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
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7
第二代先进技术
设计技术
共泄极晶体管
初级控制
次级控制
变压器耦合
反向增强晶体管
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47
独特的并联方法
结构及特性
结构 单线连接直流耦合 单线连接交流耦合 交流网耦合 变压器耦合 相位阵列控制器
相位阵列控制器 安全隔离介面 模块及总线容错 模块容错 均流
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48
独特的并联方法
单线连接直流结构
简单 不容错
回路面
模块 1 模块 n
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8
第二代先进技术
集成控制电路
第一代VI-200
第二代全型
第二代小型
第二代微型
200W
600W
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300W
150W
9
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
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10
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
大地板
模块 1
模块 2 (最多12)
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55
独特的并联方法
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56
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。
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57
电器安全概念
绝缘承受:名词及定义
工作绝缘: 基本绝缘: 增强绝缘: 第一级: 第二级:
150
135
120
105
90
75
60
45
30
15
0
20
30
40
50
60
70
80
90 100
natural 200 LFM 400 LFM 600 LFM 800 LFM 1000 LFM 1200ure ( ?C )
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33
电气表现
散热管理
置确准设定漏电感
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11
第二代先进技术
开关元件
第一代
TO-220
第二代
IPD
RJB ~ 3°C/W
RJB ~ 1.5°C/W
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12
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
全型
小型
微型
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不定能量传输 效率随负载及输入而变化 较高噪声
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3
零电流开关技术
能量传送比较
T3 T3 T1
T1
Load Step
I
T2
T2
T3
T3
I
T1 T2
T1 T2
T1 导通时间
PWM
可变
ZCS
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 Vicor电源技术讲解
固定
固定
44
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
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SC 脚
45
控制功能
并联
PR 脚
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
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46
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
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
负载
1. 传导
2. 对流
3. 辐射
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31
电气表现
散热管理