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        技術文章

        中興模塊電源簡介

        點擊次數:472   發布時間:2021/3/29 15:57:17

          中興模塊電源簡介
        中興電源模塊 中興直流模塊 中興通信電源

        中興模塊電源概述
        據資料顯示,1999年全球開關電源的市場規模從1992年的84億美元猛增到166億美元,平均年增長率近10%。模塊電源作為開關電源的個分支,包括DC/DC變換器和DC/AC變換器(鈴流模塊),它在通信、汽車、電力控制等域中占有重要的地位。據預測,模塊電源全球市場的規模將由1999年的30億美元增加到2004年的50億美元,市場景看好。在中國國內市場,模塊電源主要應用于通信域,雖然國內很多廠家推出了自己的模塊電源產品,但產品的技術含量不高,尤其是在中大功率的場合,模塊電源體積大、效率低,無法適應通信事業的迅猛發展。
         
        中興通訊開始從事通信電源的研究與開發,在對AC/DC各種系列整流器進行深入研制并進行大批量生產的同時,對DC/DC、DC/AC二次模塊電源也開展了積的研制工作。目,秉承中興電源產品“高技術保證高可靠性”原則的中興模塊電源采用先的電力電子技術和的SMT制造工藝,已經具備了高效率、高功率密度和高可靠性等特點。
         
        1.高效。采用鋁基板工藝和表面安裝技術,模塊的高功率密度大可達55W/in3;采用有源鉗位正激變換和輸出同步整流技術,模塊的效率高達90%。
         
        2.可靠。采用輸入過欠壓保護、輸出短路保護、輸出過壓保護、過溫保護等多種可靠性設計,器件降額設計充分,MTBF可大于20×105小時。
         
        3.便捷。采用工業標準化管腳,與知名電源模塊產品管腳完全兼容,適用于通信、電力控制及分布式供電系統等設備;同時可根據用戶特別需求進行特殊設計,并提供業水準的應用指導。
         
        產品系列介紹
        在長期的開發研制過程中,中興模塊電源逐步形成了豐富的產品系列,模塊功率范圍覆蓋1.5W~150W,可以向用戶提供3大類15個系列近200種產品。目產品主要分為通用系列、高效大功率密度系列和鈴流模塊三大類。
         
        通用系列
        通用系列模塊電源主要包括1.5W、3W、5W、12W(含10W)和25W等五個功率系列,該系列模塊電源基本采用單端反激電路,各項性能指標符合郵電部相關標準,并具有短路保護等功能。通用系列模塊電源采用帽型封裝,空氣自然冷卻,不帶散熱器。1.5W、3W、5W模塊電源的外殼采用高溫塑料注塑成型,起絕緣作用,外形尺寸(mm):33×21.6×11.5。12W(10W)、25W模塊電源外殼采用鋁板成型,12W模塊的外形尺寸:50.6×26.5×9.5。25W模塊電源在殼體側壁開孔,塑料壓蓋,外形尺寸:70×50×12.7。通用系列的模塊電源輸入電壓有:5V、12V、24V和48V,輸出電壓有3.3V、5V、12V、± 12V、15V、± 15V和48V等。
         
        2.高效大功率密度系列
         
        高效大功率密度系列的模塊電源主要指25W以上系列,包括25W、33W、50W、66W、75W、100W和150W等功率系列,其中包括25W高功率密度系列。該系列電路拓撲形式基本采用單端正激電路。高效大功率系列模塊電源主電路為有源鉗位正激變換,輸出采用同步整流,具備輸入欠壓、短路、過溫、輸出過壓保護,效率高達90%。由于耗散功率大,般需要外帶散熱器。高功率密度系列模塊電源和通用型模塊電源相比,模塊體積小,具備過熱、短路保護等功能,效率不低于82%,采用帽型封裝,可以不帶散熱器,外殼為鋁板成型,外形尺寸:51.5×51.5×12.7。高效大功率系列產品的輸入電壓有24V和48V兩種,輸出電壓有3.3V和5V。
         
        鈴流模塊
        中興鈴流模塊包括三種系列:5W、15W和30W,為減小鈴流模塊的體積,均采用高頻逆變的方式得到所需的輸出交流電壓。5W鈴流模塊的輸出頻率可以在16.7、20、25和50Hz間選擇。15W、30W鈴流模塊輸出頻率固定為25Hz,具備遠端遙控,輸入過欠壓,短路保護等功能。鈴流模塊在殼體側壁開孔,塑料壓蓋。外形尺寸:100×100×12.7。鈴流模塊的輸入電壓有24V和48V兩種。
         
        產品技術介紹
        模塊電源作為整個系統的終供電設備,般都直接安裝在通信數字電路板上面或附近,要求其工作時不能影響整個系統的正常運行,因此要求體積小、重量輕、效率高、噪聲低和可靠性高。對于中大功率的模塊電源,以上需求尤其突出。
         
        通過持續跟蹤電力電子技術發展的新動態,對關鍵技術進行深入分析研究,并結合長期電源產品研制所積累的豐富經驗,在中興模塊電源的研制和生產中掌握和運用了如下先技術。
         
        1.有源箝位技術
         
        該技術通過特別設計的箝位電容、開關管寄生電容和變壓器原邊漏感之間形成的諧振,使主功率開關管實現零電壓(ZVS)開通,在主開關管關斷期間,又可將主開關管承受的電壓箝位在定水平,從而減小了主功率開關管的電壓應力,減小了EMI干擾。應用于正激變換電路中的有源鉗位技術,還可以實現磁通的自動復位,從而提高變壓器的磁通利用率。由于采用有源鉗位技術,實現了主開關管的零電壓開通,同時可以選用低耐壓的功率管,減少了開關的導通電阻Ron,與其它電源廠家采用無源鉗位電路的模塊相比,中興大功率模塊電源的整機效率可以提高4~6%。
         
        2.同步整流技術
         
        由于超大規模集成電路的尺寸不斷減小,功耗不斷降低,所要求的電源電壓也在不斷下降。在大功率模塊電源中我們采用同步整流管(SR管)取代原有的肖特基整流二管進行輸出整流。同步整流管即低壓功率場效應管,導通時的正向壓降很小,如15A時僅有0.1V,它比采用肖特基二管的正向壓降可減小到1/2~1/3,從而大大提高了效率。結合有源鉗位技術的使用,采用同步整流技術的中興大功率模塊電源的整機效率高達90%。
         
        3.鋁基板技術
         
        被釉鋁基板,簡稱鋁基板,它的基片是鋁板,在基板上衍生有層絕緣三氧化二鋁或聚酰亞胺、環氧樹脂等聚合物,然后再敷上銅箔。在敷銅面蝕刻出電路導線圖形就生產出成型的鋁基板。被釉鋁基板的大優點就是熱阻低,散熱性能好,非常有利于模塊內部功率器件的散熱,是目制作大功率模塊的好材料。另外和印制電路板樣,鋁基板敷銅導線體電阻小,本身耗散功率小,與厚膜工藝相比,在具有近似散熱性能的提下,有成本低,抗震性能好,外形美觀,可省去封裝的特點。目采用鋁基板技術已成為中興大功率模塊設計的重要手段。
         
        景展望
        雖然有些通信產品目依然沿用集中式供電系統,但隨著分布式供電系統優勢的日益明顯和市場壓力的增大,國內模塊電源的用量將會迅速增長。我們認為,未來模塊電源的發展趨勢將會呈現以下特點:
         
        高功率、低壓輸出(3.3V)的需求越來越大。
        非隔離式DC-DC變換器比隔離式增長速度更快。
        分布式電源比集中式電源發展快,但集中式供電系統仍將存在。
        非標準設計的DC-DC變換器所占的比重將更大。
        根據這些特點,中興模塊電源將在確保模塊電源各項性能指標的提下,在設計時充分考慮用戶的需求,保持其通用性,并在實際應用中不斷完善。

        原創作者:北京偉祥科技有限公司

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