供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為電力電子學(xué)界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點。已被大型計算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

電源的電磁干擾水平是設(shè)計中難的部分，設(shè)計人員能做的多就是在設(shè)計中進(jìn)行充分考慮，尤其在布局時。由于直流到直流的轉(zhuǎn)換器很常用，所以硬件工程師或多或少都會接觸到相關(guān)的工作，本文中我們將考慮與低電磁干擾設(shè)計相關(guān)的兩種常見的折中方案  。

電源設(shè)計中即使是普通的直流到直流開關(guān)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計都會出現(xiàn)一系列問題，尤其在高功率電源設(shè)計中更是如此。除功能性考慮以外，工程師必須保證設(shè)計的魯棒性，以符合成本目標(biāo)要求以及熱性能和空間限制，當(dāng)然同時還要保證設(shè)計的進(jìn)度。另外，出于產(chǎn)品規(guī)范和系統(tǒng)性能的考慮，電源產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)必須足夠低。不過，電源的電磁干擾水平卻是設(shè)計中難精確預(yù)計的項目。有些人甚至認(rèn)為這簡直是不可能的，設(shè)計人員能做的多就是在設(shè)計中進(jìn)行充分考慮，尤其在布局時。

恰當(dāng)放置高頻輸入和輸出電容器的重要性常被忽略。若干年以前，我所在的公司曾把我們的產(chǎn)品設(shè)計轉(zhuǎn)讓給國外制造商。結(jié)果，我的工作職責(zé)也發(fā)生了很大變化，我成了一名顧問，幫助電源設(shè)計新手解決文中提到的一系列需要權(quán)衡的事宜及其他眾多問題。這里有一個含有集成鎮(zhèn)流器的離線式開關(guān)的設(shè)計例子：設(shè)計人員希望降低終功率級中的電磁干擾。我只是簡單地將高頻輸出電容器移動到更靠近輸出級的位置，其回路面積就大約只剩原來的一半，而電磁干擾就降低了約 6dB。而這位設(shè)計者顯然不太懂得其中的道理，他稱那個電容為“魔法帽子”，而事實上我們只是減小了開關(guān)節(jié)點的回路面積。

Svendborg Brakes A/S    490-2005-806    檢測開關(guān)
hydac    EDS 3446-2-0400-000    壓力開關(guān)
Hans Henning    FD3025/IP65230V 50/60HZ    檢測儀
Magnet-Schultz GmbH & Co Fabrikations- und Vertriebs-KG    XBPX030K54A01 12VDC    電磁閥
JUMO GmbH & Co. KG    TN60001191 ATHF-70/G 50-300℃    溫控器
sincro    TL608G    轉(zhuǎn)速計附件
AirCom    10272BPHX63T    減壓閥
GEFRAN    4T-96-4-24-1    
Beckhoff Automation GmbH    BK3120    模塊
SECATEC    MMR33OSAKX-75378    
hydac    1.11.13 D 03 BN(1251394)    濾芯
suco    0184-458-031-042 set 9bar    壓力開關(guān)
RIVARD    72051    墊圈
GOUDSMIT    TPGC050018    磁性傳感器
Beck GmbH    930.83 (with ASI DPS 500 printed)    壓力測試單元
SMW-AUTOBLOK Spannsysteme GmbH    Typ GFT-X Id.-Nr. 201542    工件夾具
Dopag    400.25.92    
Eurogi    61E024996/EMAD212    
SIEMENS    6DD1684-0FE0    模塊
hydac    ETS1701-100-000    溫度開關(guān)
Rexroth    4WRTE16V200L-4X/6EG24ETK31/A1M    伺服閥
Murrelektronik    85933    直流電源
hydac    HDA4445-A-060-000    壓力開關(guān)
NORELEM KG    06090-6*25    螺釘
norelem    07040-36315    工件夾具

還有一點至重要的，新改進(jìn)的電路產(chǎn)生的問題可能比原先的還要嚴(yán)重。換句話說，盡管延長過渡時間可以減少電磁干擾，但其引起的熱效應(yīng)也隨之成為重要的問題。有一種控制電磁干擾的方法是用全集成電源模塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流到直流轉(zhuǎn)換器。電源模塊是含有全集成功率晶體管和電感的開關(guān)穩(wěn)壓器，它和線性穩(wěn)壓器一樣可以很輕松地融入系統(tǒng)設(shè)計中。模塊開關(guān)節(jié)點的回路面積遠(yuǎn)小于相似尺寸的穩(wěn)壓器或控制器，電源模塊并不是新生事物，它的面世已經(jīng)有一段時間了，但是，由于一系列問題，模塊仍無法有效散熱，且一經(jīng)安裝后就無法更改。