原创分布式电源架构(FPA)概念

 2008-5-30 23:27  3862 7 7 分类: 测试测量

分布式电源架构(FPA)概念

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以前，Vicor的分布式电源架构(FPA)概念似乎局限于扮演中间总线架构(IBA)之替换者的角色。现在，该公司最新的V-I芯片系列成员──PFM(功率因子模块)将Vicor公司的业务领域从负载点带到交流壁插(图1)。借助PFM，FPA就允许交流适配器的体积大幅度减小，以及提高从壁插到负载点电源盒的交直流转换器的效率。

FPA是为了应对传统的分布式电源的局限性而设计的。当前的FPA产品包括了VTM(电压转换模块)和PRM(预调整模块)，VTM在某种程度上是POL(负载点)的替换者。将两者改进版结合起来就是PFM。

于2003年四月出现的VTM比传统的非隔离型POL兄弟要复杂。他们都可以用作升压或降压DC-DC转换器，也可在电压明显高于12V (IBA总线通常分配的电压值)的情况下正常工作。有一个循环通过控制输入电压来控制VTM的输出电压。

由于VTM不会转换成一个电感，因此它事实上可以对一个变化的负载做出即时的反应。其结果是，借助一个VTM，设计者几乎不需要大电容就能支持快速的负载电流变化。此外，设计者可将存储能量所需的大电容放在VTM的前面，从而可将其电容值以VTM降压比的平方值来减小。最终，VTM尽管比IBA POL要复杂，但它可在高的降压比下更高效率地工作。这一点反过来允许使用更高的总线电压。

Vicor公司在VTM之后宣布了PRM产品， PRM是一个DC-DC转换器模块，它设计用于与VTM一起工作。PRM产生一个受控总线电压，这个电压通常比中间总线电压要高几倍，从而使得总线上的电压降更低和I²R损耗更小。

VTM和PRM的隔离功能颠倒了POL和IBA上的上游转换器的角色。负载点上的VTM提供隔离作用，而不是PRM。因此，系统设计者可将这一调节功能放在系统的任一位置上。

PFM增加了什么？

Vicor公司声称，新的PFM包含了一个自适应VTM和一个微处理器控制的PRM。自适应VTM降低稳压后的线电压，随后它将被送到某个特别的PRM。

之所以说VTM是自适应的，是因为它能基于使用场合自动地配置其降压比。如果输入交流电压的范围为90到132V(就如在南美和日本那样)，VTM将它的输入单元并行连接。如果输入交流电压在180到264V之间(就如在世界其它地方那样)，VTM将它的输入单元串行连接。自适应能力使得VTM相较于传统的交直流转换器性能有了改善，与日本或北美的交流电源相比，它可将效率提高大约3%。

　PFM中的PRM除了带有功率因子校正功能之外就像Vicor早期的PRM。该功能由一个板上的微控制器实现，该MCU监控PRM和自适应VTM的输出并产生一个控制信号给一个内置在模块中的ASIC。ASIC不仅调整输出，而且还对模块输入电流进行整形来实现功率因子校正。

PFM中的MCU也可通过其PM总线与系统的其他部分进行通信。此外，该MCU监控该模块的输入功率，并提供切换到一个替代电源以保持连续工作或为了功能衰减切换到一个保持电容的能力。

难以置信地缩小壁插

PFM最具潜力的应用领域可能是笔记本电脑的交流适配器。Vicor公司目前正与客户一起开发两款不同类型的原型样机(见附图2)。其中一个样机借助一个PFM就可以替代一个传统适配器的升压转换器、降压转换器和独立的直流输入升压转换器(它可用来处理12V的移动电源)。这么高的功能集成可将功率密度提高大约5倍，而且与此同时还将使无用功降低至4.5W左右。

一个更具进取性的方法就是Vicor所谓的分解因子电源适配器(见图3)。可插入墙上电源插座的部分含有自适应VTM以及一个整流器和滤波器，与此同时将一个PFC　PRM、能量储存器和电池充电器嵌入笔记本电脑。这一方法可充分地减小外部适配器的尺寸。它也可将功率密度提升10倍并将外部功率损耗减至只有3.8W。