新一代电源模块
摘要：简要介绍美国VICOR公司新一代电源模块的优点、特点和应用方法。
关键词：电源模块
A New GeneraTIon Of Module(Converter)
Abstract:This arTIcle briefly introduces the advantages ,features and funcTIonaliTIes of the American
VOCOR Company's new generation of power module.
Keywords:Power supply module
VICOR模块以其高可靠性、高功率密度、高效率、高工作频率（1MHz）及ZCS技术而享誉世界。VICOR公司提出的器件式电源模块选择方案使设计人员更为方便、简单和可靠地使用模块。其第二代产品在功率处理的结构、监控元件、电抗元件、开关元件及噪声处理等方面都在技术上有很大的突破；另外，在工艺上、在散热处理、模块封装和接口、生产和设计自动化方面都有更周密的考虑。
1零电压和零电流开关（ZVS/ZCS）
VICOR在原有ZCS的基础上，增加了ZVS构架。除保留ZCS构架的优点外，还使其共漏极式的主开关管和反向升压开关以及共源复位的开关损耗减到最低，加上先进的高频功率处理工艺使工作频率达到2MHz，这样降低噪声的处理更容易，同时使效率达到90％以上。
图1
2高度集成化使功率密度最高可达120瓦/立方英寸
VICOR公司的第二代电源模块大幅度地提高了集成度，开发了具有专利的专用集成电路。把第一代产品的元件数由113个减少到19个，不仅提高了性能，而且提高了可靠性。在工艺上采用高功率磁性元件，独创的镀铜磁腔，开关元件直接采用IPD封装，加上独特的基板构造，使热阻明显减少，功率密度提高到120瓦/立方英寸，使VICOR模块技术处于行业领先地位。
3VICOR未来动向——新概念300
VICOR公司一直致力于使用户能随心所欲地选择模块，组成任意需要的电源方案。例如：它的输入电压范围分九档，由DC4.5V至425V；输出从1V至100V分八档，单只模块最大功率达600W，有MAXI、MINI和MICRO三种封装形式，有两种引脚形式（长和短），三种基板选择，操作温度从－55℃～100℃,分M、I、C、E四档，适用于各种不同场合。并且输出电压连续可调，范围从上调10％至下调10％（建议下调幅度不大于50％）。对于军品和工业品，每只模块都有详细的性能测试报告，使用户对每只模块的每项参数都胸中有数。
4VICOR第二代产品——48V系列
48V系列产品是专门为邮电通信系统设计的，同时也适用于用48V电池作为后备电源的任何场合。该产品系列见表1。输入电压标称值为48V，范围从DC36V～72V，现已推出系列化产品。
表1
| 输出电压（Vdc） | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 3.3 | 5 | 12 | 15 | 24 | 28 | 48 | |
| 输出功率 | ||||||||
| 全型 | 160 | 264 | 400 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 |
| 小型 | 100 | 150 | 200 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 |
| 微型 | 50 | 75 | 100 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
关于模块输入端的保护、传导噪声的消除和电磁兼容等问题，VICOR公司都有周密的考虑：
（1）输入滤波模块FILTMOD
VICOR配有输入滤波模块，采用MICRO封装，连接方法非常简单，见图2，可有效地消除传导噪声。
（2）输入保护模块IAM2
VICOR还推出微型MICRO外型的输入衰减模块，见图3，它可以有效地限制浪涌电流和尖峰干扰。
（3）分立元件滤波方案
用分立元件组成的电磁兼容电路，虽然体积可能大一些，但也可以达到一定的效果，见图4。VICOR公司在应用手册和特刊中有可供选择的元器件，使用这些元器件组成的电磁兼容电路可以用较小的体积获得较好的效果。
图2
图3
图4
5新一代电源模块应用中的几个新问题
新一代模块保留了以前模块使用、安装、调整方便等优点，又增加了模块的并联端PR。
（1）PR端为双向收发总线，连接PR端可使多个模块并联，自动均流。
不同的连接方式可支援不同的容错方式，设计师可根据具体情况选择。
①单线连接法
此方法最简单,能自动均流,构成单线直流形式,但不具备容错功能,见图5。
②单线交流接法
用电容器将PR端的连接线分隔，构成单线交流结构，这样接线也比较简单，均流效果相同，但要求各端电平相同，内阻必须很小，接线要粗，模块工作具有简单容错功能，见图6；
③交流网状接法
将并联的每两个模块PR端之间用电容器隔离,环内不存在任何回路,端电平同样要求一致,即可达到真正的容错效果,同样也能自动均流,见图7;
图5
图6
图7
④变压器耦合接法
这种接法使并联电路工作于安全的隔离式界面,可以容错,优点是允许端电平有差异,均流效果相同,见图8;
⑤相位阵列控制器(PAC)
VICOR公司研制的相位控制器可以自动控制模块工作相位,使其平均间隔错开，这样不仅可以自动均流，还可以减小输出纹波和噪声，但不能容错，见图9。
（2）功率倍增的方法
图8
图9
图10
有的工程师在设计大功率电源输出方案时，不使用模块并联输出方式而采用功率倍增方式，这时可将作为功率倍增的模块当作功率倍增器。如图10所示的接线方法，可使输出功率倍增。用此方法，可使一组相同的模块组成一路7kW以上的电源，只需确认其中一块作为驱动器模块的输出电压，其它作为倍增器的模块即会自动跟踪输出电压，使功率倍增并自动均流。
用VICOR电源模块可以组成任意要求和不同档次的电源方案，新一代模块的推出更可以随心所欲地组成所需要的电源，这为电源设计领域提供了降低开发成本、缩短开发周期和提高产品质量水平的良好条件。