全球知名半導體制造商ROHM(總部位于日本京都市)開發(fā)的第3代SiC肖特基二極管(以下簡稱“SBD”)成功應用于Murata Power Solutions的產(chǎn)品上。Murata Power Solutions是電子元器件、電池、電源領(lǐng)域的日本著名制造商——村田制作所集團旗下的一家企業(yè)。ROHM的高速開關(guān)SiC SBD產(chǎn)品“SCS308AH”此次成功應用于Murata Power Solutions的數(shù)據(jù)中心電源模塊“D1U系列”,并且為該系列產(chǎn)品的性能提升和尺寸的小型化做出了貢獻。
1、逆變供電電源 a.直流供電時,由直流供電電壓經(jīng)開關(guān)S1,隔離三極管VD1,保險絲FU2及由C2、C3、L1組成的π型濾波器后作為逆變器的供電電源。 b.交流供電時,由220V50Hz的交流開關(guān)S2,變壓器T1變壓、VD3~VD6整流、C1濾波后得到一個約-50V的直流電壓,再經(jīng)過交流切換電路,保險絲FU2和由C2、C3、L1組成的π型濾波器后作為逆變器的供電電壓。 C2、C3和L1組成的π型濾波器,一方面作為交流供電時的濾波用;另一方面作為逆變器共用一個供電電源時的去耦作用。
AC/DC電源模塊的基本原理是從交流源中獲取電壓,然后由整流器轉(zhuǎn)換為直流電壓,且輸出能量比輸入的電壓高,從而達到電路輸出直流電壓、電流的目的。 交流交換器模塊由負責控制的設備,整流器,電容器和變壓器組成。負責控制的設備是用于執(zhí)行頻率變化,保證電源運行恒定有效,可以通過手動按鈕,智能電腦和微控制器進行設置,變壓器是將給定的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠妷?可以從安全點控制電源的輸出,而電容器用于過濾波動的電壓,使得電源更加平滑,穩(wěn)定;整流器利用正壓反壓正反脈沖,通過二極管整流把交流變換為直流,以及根據(jù)負載的變化微調(diào)功率,并將不同幅值的交流電流變化成復合交流電壓,輸出功率相同的直流,從而保證電子設備的安全、可靠、高效率運行。
模塊電源的遙控開關(guān)操作,是通過 REM 端進行的。一般控制方式有兩種: (1)REM 與-VIN(參考地)相連,遙控關(guān)斷,要求 VREF1V。 (2)REM 與 VIN 相連,遙控關(guān)斷,要求 VREM1V。REM 懸空,遙控關(guān)斷,即所謂“懸空關(guān)斷”(-R)。
對有TRIM或ADJ(可調(diào)節(jié))輸出引腳的模塊電源產(chǎn)品,可通過電阻或電位器 對輸出電壓進行一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié),一般調(diào)節(jié)范圍為±10%。 對TRIM輸出引腳,將電位器的中心與TRIM相連,在所有+S、-S管腳的模塊中,其他兩端分別接+S、-S。沒有+S、-S時,將兩端分別接到相應主路的輸出正負極(+S接+Vin,-S接-Vin),然后調(diào)節(jié)電位器即可。電位器的阻值一般選用5~10kΩ比較合適。
開關(guān)電源模塊是將開關(guān)電源上的分立元器件進行模塊化封裝,從而形成體積更小、功率密度更高的模塊電源 。其內(nèi)部電路也是開關(guān)電源。
AC/DC 變換是將交流變換為直流,其功率流向可以是雙向的,功率流由電源流向負載的稱為“整流”,功率流由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC 變換器輸入為 50/60Hz 的交流電,因必須經(jīng)整流、濾波,因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的,同時因遇到安全標準(如 UL、CCEE 等)及 EMC 指令的限制(如 IEC、FCC、CSA),交流輸入側(cè)必須加 EMC 濾波及使用符合安全標準的元件,這樣就限制 AC/DC 電源體積的小型化,另外,由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動作,使得解決 EMC 電磁兼容問題難度加大,也就對內(nèi)部高密度安裝電路設計提出了很高的要求,由于同樣的原因,高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作消耗增大,限制了 AC/DC 變換器模塊化的進程,因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。
電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應器,其特點是可為專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器 (DSP)、微處理器、存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負載提供供電。一般來說,這類模塊稱為負載點 (POL) 電源供應系統(tǒng)或使用點電源供應系統(tǒng) (PUPS)。由于模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點甚多,因此模塊電源廣泛用于交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等。三河博電科技,專業(yè)電源模塊。
據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù),電源模塊的增強勢頭強勁。2020年電源模塊(不包括一次電源模塊)的市場規(guī)模為2億美元,但到2024年將達到近10億美元。主要推動力來自5G和AI計算兩大應用方向:今明兩年,5G基站、5G中回傳相關(guān)路由設備、交換設備、光模塊級相關(guān)板卡設備,是模塊電源較大的出貨對象;明后兩年,隨著AI大數(shù)據(jù)領(lǐng)域、超算等應用的迅猛發(fā)展,大電流和高功率密度模塊、以及高能量密度的電源磚模塊也將會迎來爆發(fā)式需求增長。
開關(guān)電源可分為 AC/DC 和 DC/DC 兩大類,DC/DC 變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化,且設計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標準化,并已得到用戶的認可,但 AC/DC 的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進程中,遇到較為復雜的技術(shù)和工藝制造問題。
模塊電源的遙控開關(guān)操作,是通過 REM 端進行的。一般控制方式有兩種: (1)REM 與-VIN(參考地)相連,遙控關(guān)斷,要求 VREF1V。 (2)REM 與 VIN 相連,遙控關(guān)斷,要求 VREM1V。REM 懸空,遙控關(guān)斷,即所謂“懸空關(guān)斷”(-R)。
電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應器,其特點是可為專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器 (DSP)、微處理器、存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負載提供供電。一般來說,這類模塊稱為負載點 (POL) 電源供應系統(tǒng)或使用點電源供應系統(tǒng) (PUPS)。由于模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點甚多,因此模塊電源廣泛用于交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等。三河博電科技,專業(yè)電源模塊。
瓦爾登堡(德國),2022 年 8 月 17 日 - 新一代 MagI3C VDMM 電源模塊:輸出可變降壓微型模塊產(chǎn)品現(xiàn)在覆蓋從 3.3 V 到 24 V 的所有總線電壓,包括負載點電源,并可以直接與 24V 總線相連。超寬輸入電壓,輸入最高36V,使得模塊可以可靠承受 24 V 總線上的電壓脈沖。微型模塊針對空間有限的應用進行了優(yōu)化,采用緊湊的 LGA-8 封裝??烧{(diào)輸出電壓范圍為 1 V 至 6 V,電流最高 0.3 A。
MPC12106-54-0750-0220 是一款高效、非隔離式 LLC-DCX 電源模塊卡,它具有固定 4:1 變壓器匝數(shù)比,可在 40V 至 60V 直流原邊總線電壓下工作。該模塊具有10V 至 15V 輸出電壓 (VOUT),在54V典型輸入電壓 (VIN) 下可以提供高達 800W 的連續(xù)輸出功率 (POUT)。該器件還集成了 MPS的一款數(shù)字 LLC 控制器 ,MP2981。
取代 L78x 線性穩(wěn)壓器的電源模塊
MPM3690-50D將兩個交錯相位集成在單個一體成型的電源模塊中,并采用 MPS 獨有的多相恒定導通時間控制模式(MCOT),提供了超快瞬態(tài)響應和簡單的環(huán)路補償,并最大限度地減小了輸出電容。其PMBus 接口提供靈活的模塊配置和關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測功能。
隨著半導體和封裝技術(shù)的進步,電源模塊變得越來越流行和更容易獲得。憑借更高的集成度,電源模塊可為工程師提供更簡單的設計,并占用更小的印刷電路板 (PCB) 面積。但是,電源模塊是否始終是每種設計的最佳解決方案? 電源模塊將任意數(shù)量的所需無源器件和集成電路 (IC) 集成到單個器件中。例如,3A TPS82085電源模塊將 IC 與其功率 MOSFET、柵極驅(qū)動器、控制環(huán)路和補償、軟啟動和其他功能集成在一起,功率電感器也包括在內(nèi)。然后,工程師只需添加輸入和輸出電容、反饋電阻和可選的電源良好電阻。3A TPS62085 “非模塊”或分立 IC 版本需要相同的無源器件和功率電感器。
Vicor 公司最近宣布,其耐輻射故障 DC-DC 轉(zhuǎn)換器電源模塊將用于波音制造的 O3b mPOWER 衛(wèi)星。O3b mPOWER 生態(tài)系統(tǒng)是中地球軌道 (MEO) 中的衛(wèi)星星座,SES 將使用這些衛(wèi)星向世界各地的客戶提供全球連接服務。
如今,設計人員要求縮小整體尺寸——以節(jié)省電路板空間、增加功能并為最終用戶應用分配更多空間——所有這些都需要更少的空間分配給電源管理,這不僅需要 XY 縮小,還需要 3-D體積收縮。在可穿戴產(chǎn)品中,半導體行業(yè)最近看到系統(tǒng)級封裝 (SiP) 技術(shù)的使用有所增加,這些用戶需要更簡單、更靈活的設計,但又需要滿足具有挑戰(zhàn)性的空間要求。我希望看到這種趨勢繼續(xù)下去。
最近MPS預布了幾款款新的電源模塊方案。