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Vicor正弦振幅转换器的反向模式的应用、应用星际娱乐场资料

Vicor正弦振幅转换器的反向模式的应用、应用星际娱乐场资料

关于Vicor

美国Vicor公司是现时世界最大的高密度电源模块生产商, 同时也是全球唯一能以零电压、零电流技术大批量生产电源模块的厂家。

概要:
电力电子行业正在经历一场变革:DC 高压配电重新崛起,取代先进机器设备的 AC 输电系统 [1]。一种模块化 DC-DC 转换器现已采用多种不同的封装及电源形式提供,其可形成从低电压系统到高电压系统(工作电压在 400 ~ 100V 之间)的桥接。实验和可行性研究[1、4]为母线转换器模块 (BCM) 引擎与变压模块 (VTM) 引擎的新产品指明了方向。这两款引擎均显示了成熟的正弦振幅转换器 (SAC) 技术。目前的工作重心是为应用双向功率转换认证零部件。这里将介绍 3 种工作拓扑变型。此外,本文还将简要介绍早期实验目的及结果,以及用于克服在 SAC 部件最新部署过程中所涉及的最新挑战的相关技术。在本文的最后部分还将概括使用这一技术的应用实例。
1. 应用领域说明
1.1 动机
BCM 在过去十年间已经逐步显著改善了效率[1]。与采用新封装部署BCM 同步的趋势是, 朝着使用SAC引擎(也称之为VTM)的最新方式方向发展。SAC 是一种谐振、比例输出、 恒定功率、 隔离式以及近乎理想的 DC-DC 变压器拓扑。它能够将功率吸入其二次端口, 从而可按照高达32的K参数一步提升所应用的二次电压。此外,它还能够以极低的功率损耗直接把二次端口接收到的绝大多数电能传输给一次端口。变压比 K的倒数是一系列整数, 这些整数也正在随着新产品的提供不断扩展。未来产品所也将根据各种行业的发展趋势支持不同级别的高压到低压的连接。
1.2 对最新 SAC 工作模式进行分类
本文将介绍与使用 SAC 引擎有关的三种最新拓扑类型( 不包括常规工作方式: 正向模式) : 反向、 镜像和双向模式。需要指出的是, 要提高功率吞吐量,所有基于 SAC 的解决方案都可能会涉及许多并联部件。因此如果在下文中提到模块,可能也是指一系列完全相同的并联器件。图 1 是所有的拓扑及其控制方程式。

图 1:SAC 应用拓扑选项。 以 f(正向)、 r(反向)或 b(双向)电源转换器方式工作的 SAC 在其一次电源端口与二次电源端口之间有隔离层。灰色条代表输入与输出电源端口间的 SAC 内建电流隔离层。
在反向模式下,电源应用于 SAC 的二次电源端口。在启动后,SAC 会根据与特定模块相关的 K 因数提升电压。然后将该电压提供给与其一次电源端口相连的负载。
两个 SAC 引擎可以按镜像模式使用。电源在第一个 SAC 单元中先做反向模式升压处理,另一个与该单元通过一次端口接口连接的单元按正向模式工作,从而可将高电压轨的电压
降到客户最终设备所需的电压水平。
双向模式只部署一个SAC,目的是在激励后,该模块既能正向供电,也能反向供电,具体取决于给定时刻主动驱动 SAC 的方式。
2.0 实验及结果
2.1 建立反向模式工作
已经从针对稳态及瞬态条件评估做出的两个测试设置中收集到初步结果。 图 2 是针对在工
作台上进行长期测试而精心设计的稳态实验设备。

图 2:BCM 启动后在工作台上处于稳定工作状态的反向BCM
在启动之前, BCM 的二次电源端口为反偏置,即稳态电压应用于 BCM 的二次侧, 在没有任何不良后果的情况下,这是BCM可以承受的。BCM 随后使用单向小电流高电压电源(该电源足以偏置 BCM 内部的一次侧参考的控制器)在一次侧通电。实验中使用的电源有大型电容器组,在 SAC 的一次侧上运行负载之前,该电容器组可承受一些反向电流。使用该部件隔离层一次侧上的控制器,在启动 BCM 的时候需要延迟一次侧的负载加载,防止大量一次电流涌入该负载。负载电流将在 BCM 启动完成后加载。
在实际应用中,连接到BCM 的二次反偏置电源很可能是唯一可用的电源,可能需要使用辅助功率级来提升BCM二次侧的电压,才能在不影响 BCM 隔离层的情况下以高得多的电势为其一次端口提供电荷。
图 3 和图 4 分别显示了一次浪涌测试设置及结果。

图 3:反向 BCM 瞬态测试设置

图 4:瞬态测试结果。绿色迹线:100 倍衰减的升压输出; 红色迹线: LV 母线电压;橄榄绿迹线:受控二次侧浪涌电流。
2.2 应用空间点评
根据第一实验阶段得出的结果, BCM 组件在汽车能量收集及自适应悬架系统概念验证中得到了成功部署, 双向 BCM 实施主要基于从第一阶段实验中获得的经验。
自从第一次演示以来,客户已经分享了在系留式水下交通工具和空运设备中进行电力传输的实际需求中的应用。
这些应用可使用从电源到负载的镜像拓扑模式通过由细径电线制作的高压链路为长系索另一端的自主水下交通工具或无人机输电。典型功率级范围是1至2kW。图5 Vicor白板中显示的是一种空中应用示例。Vicor 白板是一款基于 Web 的工具,可通过 Vicor网站提供极大的客户优势。这里描述的推荐替选方案可进一步丰富实验证明效果良好的电源组件方法,其可提供设计模块化、轻量级、高效率及高功率密度指标。

图 5的空运输电示例是在系索中使用高压链路,该系统使用支持反向及正向模式工作的 BCM 实现。这是一个 SAC 反射拓扑示例,尽管它是采用单向电流工作模式也是如此。
3. 总结
本文介绍了以反向、镜像及双向拓扑模式使用 BCM 的应用,展示了一种实验测试设备(用于验证标准产品采用反向模式工作的一致性操作)的初步结果。此外,本文还介绍了两个应用领域,一个是汽车再生制动/主动悬架系统领域,另一个则是系留无人机从而为将最新 SAC 拓扑用于其它在该报告中还未尝试的功率处理实际应用指明方向。


表 1:测试设置以及与图 2 所示设置对应的计算


表 2:标准 BCM DC 启动功能的测试结果

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    来自:智能电网及电表时间:2016-08-29 vicor 有奖问答
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    前言:Vicor公司设计、制造和销售模块化电源设备,新一代的电源产品在新能源,数据中心和通讯领域提供全球最小体积,最高功率密度的高可靠性电源晶片产品。目前,新能源汽车是国内外汽车行业的一大趋势,随着全球石油资源日趋枯竭,大气环境污染日益严重,以节能、环保、安全为终极目标的电动汽车,混合动力电动汽车成为全世界各国汽车产业发展的重点。而从2010年以来,由于国家政策的大力扶植,国内电动车市场呈现爆发式增长。新能源车是一个复杂的系统。以纯电动乘用车为例,对能内部的电控部分尤其是电源转换部分最重要要求就是高可靠性,高效率。以及灵活的散热和结构设计。Vicor针对新能源汽车行业开发DCM290P138T600A40模块,以高压动力电池为输入,给12V蓄电池以及车身控制单元供电。目前电动车市场分立器件DC/DC解决方案,有体积大,效率低等限制。而DCM产品对此做了极大的改进。DCM产品有以下特性: 160~420V宽范围输入,适合绝大部分乘用车动力电池范围。600W, 43.5A 连续输出,效率可达93%。功率密度1239 W/in3,尺寸47.91*22.8*7.26mm。重量仅为29.2g。可以多个单元直接并联,无需辅助均流星际娱乐场,无需降额使用,适合各种车型的功率要求。独特的双面散热工艺,非常适合车用水冷散热工艺。DCM的效率和损耗曲线,峰值效率93.6%,多个并联工作无需降额。双面水冷散热方式,设备整体体积做到最小。多台并联的DCM原理图。除此以外,DCM产品还有模拟和数字两个版本可选,数字版针对CAN总线架构进行优化,不但把DCM内部的状态通过PWM信号传给上位机,也可以按控制指令做输出的调整。对于电动车车厂来说,DCM的方案可以用简单的并联实现各种功率输出的需求,用很短的研发时间就可以配置出小体积,高功率的DC/DC电源系统。注意:附件原理图以及PCB仅供参考,不可用作商业用途!附件截图:
    来自:汽车电子时间:2016-07-18 vicor 电动车供电
  • 水下线缆机器人供电方案分享

    前言:Vicor公司设计、制造和销售模块化电源设备,新一代的电源产品在工业控制领域提供全球最小体积,最高功率密度的高可靠性电源晶片产品。无人遥控水下机器人主要有,有缆遥控水下机器人(简称ROV)和无缆遥控水下机器人(简称AUV)两种,ROV是从水面进行控制,带有推进器、水下电视、水下机械手和其他作业工具,能够在三维水域运动,由水面提供能源的装置。水面与ROV之间通过数百米甚至数千米的线缆连接供电,为了减小线缆上的损耗,必须减小其电流,这就要求ROV输入电压尽量高,最好(300-400)V,以目前的DC48V/(3000-4000)W需求为例,传统的砖模块电源很难满足高效率及小体积方面的要求。Vicor针对水下机器人对体积、效率及大功率的特殊要求提供了有效的解决方案。对输入电压波动范围比较大的应用,Vicor的方案如下:Vicor的DCM是一个隔离式、稳压DC-DC转换器,可在未稳压宽范围输入运行,以产生隔离输出。凭借其高频零电压开关(ZVS)拓扑结构,DCM转换器一直致力于为整个输入电压范围提供高效率。模块DCM转换器和下游DC-DC产品支持高效配电,为未稳压电源到负载提供卓越的电源系统性能和连接性。DCM300P480x500A40具有以下特点:1、宽输入电压范围:(200-420)V;2、高功率密度1032 W/in3,47.91mm*22.8mm,7.26mm,重量29.2g;3、单颗最大输出电流10.5A,功率500W,最多可8可并联,满足千瓦级输出;利用Vicor的ChiP封装技术的散热和密度优势,DCM模块可提供具有非常低顶部和底部热阻的灵活热管理方案。基于热适应ChiP的功率元件有助于客户实现具有成本效益的电源系统解决方案,快速和可预测地获得前所未有的系统尺寸、重量和效率特性。DCM的并联应用原理图:对于输入电压稳定在(380-400)V的应用场合,Vicor的方案如下:Vicor的高压BCM(Bus Converter)系列产品,以高压384V输入,输出为48V,具有业界最高功率密度。BCM400P500T1K8A30产品有以下特点:1、单颗最大输出功率1750W;2、高功率密度2735W/in3,尺寸63.34*22.80mm*7.26mm,重量仅为41g;3、高效率:97.5%;4、多颗模块并联,提供万瓦级解决方案。BCM400P500T1K8A30产品突破了传统电源产品的思路,采用8:1固定比例输出,在动态响应和效率方面远远优于业界产品。拓扑技术是Vicor的核心技术之一,BCM产品采用的是SAC正弦波振幅转换技术,开关器件全部为ZVS/ZCS变换,不仅有效减少损耗,输出纹波几乎没有尖峰电压。封装技术方面,BCM产品采用与之前DCM一样的Vicor独创的ChiP封装技术,在产品上下两面均封装了导热绝缘材料,两侧的引脚也可以把转换器内部的热量传导到线路板上面。下面是产品在不同温度环境下降额的数据。在满足散热条件下,可以实现85度满功率不降额。Vicor还开发了基于VIA(Vicor integrated Adaptor)工艺的BCM产品,它把BCM封装在一个四面的铜壳内,前端后端辅以滤波和接口星际娱乐场。形成一个完整的适配器,BCM4414VD1E5135T02。BCM4414VD1E5135T02集成了滤波星际娱乐场,应用非常简单,只需要输入、输出,外围加上输出电容就能稳定工作,且具有PCB和机箱两种安装方式,由于VIA封装的超常散热性能,VIA BCM的降额性能非常突出:对于线缆机器人供电方案来说,Vicor的BCM产品提供了一个高密度,小体积的解决方案,代表业界最高功率密度解决方案。注意:附件原理图以及PCB仅供参考,不可用作商业用途!附件截图:
    来自:机器人时间:2016-07-18 vicor 水下机器人
  • 50W AC-DC电源适配器星际娱乐场+PCB源文件+BOM

    前言: 相信大家都听说过美国VICOR公司,该公司是现时世界最大的高密度电源模块生产商, 同时也是全球唯一能以零电压、零电流技术大批量生产电源模块的厂家。主要产品有AC-DC及DC-DC电源模块,配置式电源(一体化电源)和客户定制电源,为设计人员提供了大大的便捷。接下来的设计案例让你对AC-DC电源模块有个详细的了解。 本参考设计介绍的是基于TI公司的电源模块设计。支持通用交流输入(90-264VAC),隔离开关模式电源适配器,这个参考设计包含了用于设计一个电源适配器的完整详细的星际娱乐场图、物料清单,并附PCB图。主要特性: 交流输入范围:90-264V AC直流输出:24V +15V -15V最大纹波<150mVP_P该电源适配器实物图和3D模型截图:AC-DC星际娱乐场截图:
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    来自:电源模块时间:2016-05-26 电源 vicor 48v 分比式架构电源
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Vicor公司设计、制造和销售模块化功率元件,这些电源转换解决方案产品广泛应用于航空航天、国防、高性能计算机、工业设备和自动化、电信、网络基础设施,以及车辆和运输领域。
参数名 参数值
发布于 2016 年 08 月 19日
更新于 2016 年 08 月 26日
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