介绍一种带PFC的超薄型模块电源及其应用

中电华星电源解决方案四月 28,2013

技术部　　　廉士良

摘要：本文介绍了Vicor 最新推出的PFM VI BRICK模块是一个带功率因数校正的隔离式AC-DC转换器。它采用Adaptive Cell架构，令模块在整个全球通用输入电压范围稳定地维持在高效率水平。 PFM模块在48V(SELV)输出时最高功率是330W，高度只有9.5mm。

配合其他V•I BRICK及V.I晶片产品系列，组成从墙上电源插头到负载的组件系列。

关键词：Vicor，超薄电源模块AC-DC，功率因数PFC，PFM脉宽频率调制

1．　前言

　　　　　　 PFM模块是Vicor的新旗舰产品，实现了Vicor公司提供更广泛的电源元件方案的目标。为此各主要电子市场上的AC-DC电源，可以采用模块化的方案，支持高效的电源分布，实现高密度转换，令设计享有所需的灵活性和扩展功率，让电源系统变得更稳定、更具成效。PFM模块提供48V电压到后面的PRMTM(稳压)及VTMTM(变压)，组成从市电到负载的超高性能供电系统。无论在系统密度、效率及灵活性都是现行方案所不可比拟的。”　

2．PFM V•I BRICK的主要特性及其应用

2.1 主要特性

　§ 全球通用输入电压范围：85～264VAC

§ 隔离式AC-DC转换模块　

§ 有源功率因素校正 (PFC)　满足：EN61000-3-2

§ 48 V 隔离稳压输出，安全低压储能　

　§ 高功率密度 121Win3

　§ 93％效率 (全球通用输入电压范围)　

§ EMI 满足：EN55022 CLASS B

　§ 浪涌冲击抗扰度满足：EN61000-4-5

　§ 基板温度：100℃

2.2 典型应用

　§ LED灯显示器图形识别系统等

§ 电信系统（WiMAX ，Power Amplifiers，Optical Switches）

§ 自动测试设备（ATE）

§ 高效率服务器电源

　§ 办公设备（Printers，Copiers，Projectors）

　§ 工业设备(Process Controllers，Material Handling，Factory Automation)

2.3　　　　　　　 V•I BRICK AC-DC 前端特点和优点

　　 PFM模块在VI砖式AC-DC前端内，该前端包括了功率因数校正和集成的整流器，滤波和瞬时保护，整体封装高度只有9.55mm。在底板温度高达100℃下仍可保证330W的输出功率，全负载效率在100-120VAC交流下超过90﹪，在220-230VAC下是92﹪.直流输出的安全工作区对于85-264VAC的输入电压不变。

　　尽管存在滤波和瞬时抑制组件，该模块可以实现非常卓越的性能指标，功率密度121Win3，输出电压48V，交流/直流隔离度分别为3KVAC和4.2KVDC。整体效率和热增强封装结构减小了热冗设计的要求。交流前端模块是目前最先进的可以最大程度减小电学和热学设计复杂度的转换器解决方案。

　储能部分放置在模块副边，从而不会受到电压浪涌或扰动的影响。因此，高密度额定63V的保持电容可以使用，可靠性良好。

3．传统的PFC模块与PFM V•I BRICK模块原理拓扑的不同

PFM V•I BRICK的工作原理与低工作频率的AC-DC前瑞不同，后者用PFC升压，再用DC-DC转换降压。 PFM V•I BRICK采用高频率的软开关技术，把隔离、转压及功率因素校正在同一个层级内完成。 PFM V•I BRICK非常纤薄，把电源系统从笨重的架构释放出来。它的体积细小，以次级储能提供48V 输出，让最终产品设计有更大的灵活性和创新性，可以设计出超薄及具竞争优势的产品。 PFM V•I BRICK以模块化形式设计，具可扩展功率的能力，可设计成N +1冗余，是可以从墙上的插座连接到负载点的高效率，高成本效益的电源。

　　　　　　　　　　　　　　　图 1 传统的PFC原理拓扑

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图 2 PFM V•I BRICK模块原理拓扑

4．PFM V•I BRICK模块的外形如图3所示及DEMO板应用如图4 图5所示

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图 3 PFM V•I BRICK模块的外形

　　　　　　　　　　　　　　　　　图4 PFM V•I BRICK模块的DEMO

　　　　　　　　　　　　　　图5　 PFM V•I BRICK模块的DEMO 原理图

5．PFM V•I BRICK模块的典型应用如图6所示

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图 6 PFM V•I BRICK模块的典型应用

3 结论

　　　　　内置PFM的VICOR AC前端模块可以实现在全球交流电压范围内的，一致性好的，高效率和高密度的功率因数校正整流功能。总的谐波失真超越EN61000-3-2的要求，高的开关频率和谐振转换简化了外部滤波配置并符合EMI标准。最新的监控数字控制也减少了交流线路谐波分量的传播。在系统和设备层面上提升了整体的功率质量。轻薄，PCB安装的V•I BRICK封装业包含一个高密度传导发射滤波器，符合EN55022级别的B标准，结合少量外部组件及线电压浪涌保护，符合EN61000-4-5　标准。并且有多种工作温度可以选择。