电源技术中的开关电源转换器分布电源
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2020-11-16
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电源技术中的开关电源转换器分布电源电源技术中的开关电源转换器分布电源
为通信、计算机、舰艇、人造卫星、宇宙飞船及工业、交通等部门提供各种可以调节的、稳定可靠的电源是开
关电源的一个重要应用。 就通信电源系统来说，所需的直流电源类型是多种多样的，如直流48V、12V、
5V、3V、1V等，以及交流电压和不同频率的铃流电源。早期采 用集中式电源结构（Centralized
PowerArchitecture），将220V交流电经过AC/DC整流转换器直接转换成5V直流，这样需要有5V的直流母线，
并 且由于电压低，母线电流很大，电压损失和电路损耗也较大，为此9改用分布式电源结构（Distributed Power
Architecture）代替集中式电源结 构，就可
为通信、计算机、舰艇、人造卫星、宇宙飞船及工业、交通等部门提供各种可以调节的、稳定可靠的电源是开关电源的一
个重要应用。
就通信电源系统来说，所需的直流电源类型是多种多样的，如直流48V、12V、5V、3V、1V等，以及交流电压和不同频
率的铃流电源。早期采 用集中式电源结构（Centralized PowerArchitecture），将220V交流电经过AC/DC整流转换器直接转
换成5V直流，这样需要有5V的直流母线，并 且由于电压低，母线电流很大，电压损失和电路损耗也较大，为此9改用分布式
电源结构（Distributed Power Architecture）代替集中式电源结 构，就可以避免上述问题的产生。
分布式电源结构是通过250～425V/48V DC/DC转换器和48V母线电压，供电给负载板（Board），再通过板上（On
board）若干个并联的薄型DC/DC 转换器，将48V转换为负载所需的3～5 V。一般，DC/DC转换器的功率密度可达
100W/in3，效率90％，并且应当是可以并联的。分布电源系统适 合于用做超高速集成电路组成的大型工作站（如图像处理
站），大型数字交流系统等的电源，其优点是可以实现DC/DC转换器组件的模块化；容易 实现N＋1功率冗余，提高系统的可
靠性；易于扩增负载容量；可以降低48 V母线上的电流和电压降；容易做到热分布均匀，便于散热设计；瞬 态响应好，可以
在线更换失效的模块等。
分布式电源系统有以下两种结构类型。
1）两级结构
由前端（Front End）转换器和负载点（Point Of Load，POL）转换器组成，前端转换器输出48V，通过48V母线供电给若
干个并联的隔离式POL转 换器或负载转换器。当负载是微处理器时，供电的DC/DC转换器称为电压调节模块（Vo1tage
Regulator Modu1e，VRM），其输出电压可能更低， 如5V、3V、1V等。
2）三级结构
由前端转换器、中间母线（Intermediate Bus）转换器和负载转换器三级组成，48V母线供电给隔离式（Isolated）中间母
线转换器，输出12V，再由12V中间母线供电给若干个并联的非隔离式（Non-isolated）负载转换器或VRM，输出负 载所需的
电压。
据美国Synqor公司报道，采用三级分布电源结构，成本比两级分布电源结构降低一半，每级转换器都可以由多个转换器
并联组成，通过均流 控制，使各并联模块平均分担负载功率。
前端转换器包括AC/DC整流器、PFC功率因数校正转换器，输出400V直流，和DC/DC转换器（输出48V直流），负载转
换器是标准模块结构，对模 块的技术要求是：高效、高功率密度，输出电压调节范围宽、工作温度范围宽、有限流保护等。
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