電源系統設計的無(wú)風(fēng)險路徑

　　簡(jiǎn)介

　　現在，高性能電源系統已經(jīng)有了長(cháng)足進(jìn)展，設計人員正在使用多個(gè)輸入電壓，驅動(dòng)種類(lèi)繁多應用的多路電壓軌。由于確保PoL穩壓器盡可能靠近負載的需求，設計人員需要在一個(gè)非常小的范圍裝滿(mǎn)大量功率轉換功能。與此同時(shí)，企業(yè)資源正趨于擴展到工程師期望的多任務(wù)地步，常常是由多面手，而不是電源專(zhuān)家來(lái)負責設計電源系統。因此，當今復雜的電源要求可能令設計人員非常頭痛：如何利用不同資源為多樣化的負載提供高性能電源，從而保證架構的所有部分都在其功率和散熱范圍內運行，同時(shí)還可優(yōu)化效率和成本目標。

　　新的應用帶來(lái)了進(jìn)一步的挑戰。例如，隨著(zhù)遷移到更便宜、更清潔、更高效能源的發(fā)電，以及政府推動(dòng)的應用，企業(yè)正在尋找如何能夠通過(guò)轉向高壓直流(HVDC)配電來(lái)滿(mǎn)足立法和成本目標。這就需要有不同的方法為所使用的電子設備來(lái)設計電源系統。

　　作者Vicor全球營(yíng)銷(xiāo)總監Robert DeRobertis

　　在這篇文章中，我們探討了問(wèn)題、技術(shù)、方法、工具和構建模塊，這些都可能有助于復雜電源系統項目的順利完成。

　　老方法已經(jīng)被系統需求超越

　　回首30年來(lái)，大多數系統的電源需求都采用集中式供電方式來(lái)提供。然而，電子技術(shù)的一個(gè)趨勢是要求設備體積更小、更輕，而功能更加強大。通信設備的開(kāi)發(fā)有助于實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)革命，這需要布滿(mǎn)了服務(wù)器的數據中心。系統將變得更小，提供更高的性能，而其功率要求將變得越來(lái)越苛刻。

　　很明顯，其他一些東西也需要發(fā)展——為電子器件供電的方式。大型集中式電源根本無(wú)法勝任為下一代產(chǎn)品供電的任務(wù)，因此，電源轉換需要更靠近負載。能夠用集中的盒子為設備供電的歲月已一去不復返了。

　　電源轉換需要滿(mǎn)足新負載的不同要求：一個(gè)電壓不可能適合所有負載?，F在的負載需要多路電壓軌，要求滿(mǎn)足嚴格的調整率的要求，而且需要快速的瞬態(tài)響應。因此，電源轉換必須成為系統的一個(gè)組成部分，需要設計在設備的內部和外部。

　　隨著(zhù)器件需要更靠近負載點(diǎn)的推動(dòng)而變得越來(lái)越小，我們已經(jīng)看到熱耗散密度隨著(zhù)時(shí)間推移而上漲的趨勢。開(kāi)發(fā)更小功率元件的推動(dòng)力已經(jīng)超出了相應的效率改善。多年來(lái)，諸如磚型電源的器件形成了電源系統的中堅，其功率密度正受到了限制。應當清楚的是，除了更有效率，功率元件還需要更加強于散熱，并支持靈活的熱管理。

　　新型功率元件實(shí)現了新方法

　　沒(méi)有封裝技術(shù)的根本進(jìn)步，功率密度就不能持續提升?？捎糜诂F代系統構建模塊的新型功率元件正在開(kāi)發(fā)，這些模塊可提供更高的功率密度、更好的散熱性能、更大的降壓比和集成的磁性結構。這些元件也有助于全新配電設計的出現，包括分比式電源架構(Factorized Power Architecture，FPA)，并支持高壓直流(HVDC)等新的應用，這有助于進(jìn)一步提高效率，并使用替代能源。

　　那么，工程師如何充分利用現在可用的高性能構建模塊，認真考慮并著(zhù)手構建一個(gè)設計，負責設計一個(gè)項目中的優(yōu)化的電源系統呢?這確實(shí)是一個(gè)艱難的選擇——特別是當這不是你的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域時(shí)。這里所需要的是一種有大量支持的無(wú)風(fēng)險方法，不允許出錯;重新投片價(jià)格昂貴，而且可能會(huì )導致錯過(guò)時(shí)機。

　　站在電源設計創(chuàng )新前沿的公司Vicor已經(jīng)率先推出了功率元件設計方法。工程師們可以利用一種行之有效的方法，采用業(yè)界成熟的元件，可預見(jiàn)和經(jīng)濟高效地配置高性能電源系統。

　　功率元件是由專(zhuān)業(yè)電源工程師針對效率、功率密度、瞬態(tài)響應和EMI進(jìn)行了全面優(yōu)化的專(zhuān)用模塊。通過(guò)這種方法，而不是使用分立元件開(kāi)發(fā)電源鏈，所有這些關(guān)鍵參數都已經(jīng)過(guò)優(yōu)化，并為設計師準備好了針對任何電源設計項目的一個(gè)最合適的解決方案。另外，這些模塊的結構完全適合未來(lái)的設計重復使用，節省了時(shí)間和精力。

　　如果再結合可用的系列工具和資源，這種方法將以更低的風(fēng)險實(shí)現一個(gè)更加快速和更加簡(jiǎn)單的設計周期，來(lái)完成項目，并將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。