探索PRM - AL客戶評估板：Factorized Power Architecture的實踐指南

作為電子工程師，我們不斷探索更高效、更先進的電源架構(gòu)。Factorized Power Architecture（FPA）就是這樣一種創(chuàng)新的電源架構(gòu)，它為分布式電源帶來了全新的方法。今天，我們就來深入了解一下基于FPA的PRM - AL客戶評估板。

文件下載：MPRD48NH480M250A00.pdf

1. FPA架構(gòu)概述

FPA架構(gòu)將DC - DC電源轉(zhuǎn)換分解為隔離和變換、輸出電壓控制和調(diào)節(jié)兩個基本功能，并按順序排列這些功能，從而最大限度地提高電源系統(tǒng)的性能和成本效益。PRM（預(yù)穩(wěn)壓模塊）作為非隔離調(diào)節(jié)器，控制提供給VTM（電壓變換模塊）的Factorized Bus電壓，以實現(xiàn)線路和負載調(diào)節(jié)；VTM則將隔離電流倍增和電壓分壓直接置于負載點（PoL）。

這種架構(gòu)有諸多優(yōu)勢，比如Factorized Bus電壓可以相對較高，使用較窄的銅跡線就能最大限度地減少配電損耗，而且PRM可以安裝在方便的位置，既可以與VTM相鄰，也可以遠離VTM。VTM速度極快且安靜，電壓分壓比高達32，能夠在低至0.8V DC或更高的穩(wěn)壓輸出電壓下，從每個完整的VI Chip?封裝中高效提供高達100A的電流。

2. PRM - CB板功能剖析

2.1 輸入輸出設(shè)計

PRM - CB板的源電壓輸入點設(shè)計用于適配#10硬件和Panduit環(huán)形接線片，在施加電源前一定要確保極性正確。輸出電壓點同樣設(shè)計用于適配#10硬件和Panduit環(huán)形接線片，輸出連接器（J01）用于與VTM - CB配合，提供Vout和VC。

2.2 控制與調(diào)節(jié)

輔助控制（H01）提供了PR、IL、TM、PC和VH的接入點。通過一系列開關(guān)和電位器，可以對PRM的輸出進行多種調(diào)節(jié)。例如，通過切換PC開關(guān)到ON位置可以抑制PRM輸出；切換IL開關(guān)到ON位置可以通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的IL電位器實現(xiàn)可調(diào)電流限制；切換SC開關(guān)到ON位置可以通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的SC電位器從由OS電阻確定的設(shè)定點向下調(diào)節(jié)輸出電壓，但要注意可能會將輸出調(diào)得過低導(dǎo)致輸出關(guān)閉。

2.3 模式切換

CD開關(guān)用于將PRM從本地環(huán)路調(diào)節(jié)模式切換到自適應(yīng)環(huán)路調(diào)節(jié)模式（與VTM - CB配合使用），調(diào)節(jié)相應(yīng)的CD電位器可以改變環(huán)路增益，以補償不同的OS設(shè)置和/或互連電阻損耗。OSV和OSF開關(guān)用于設(shè)置PRM的輸出設(shè)定點，OSV開關(guān)打開時需要OSF開關(guān)關(guān)閉，這樣可以在數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的范圍內(nèi)改變PRM輸出設(shè)定點；OSF開關(guān)打開時將PRM輸出設(shè)置為數(shù)據(jù)手冊上指示的標(biāo)稱值。

3. 推薦硬件與初始設(shè)置

3.1 推薦硬件

推薦使用的硬件包括4個Panduit LCAS6 - 10 - L環(huán)形接線片，以及Kit #26647，其中包含4個#10平墊圈、4個#10鎖緊墊圈和4個#10六角螺母，除環(huán)形接線片外，所有硬件均為不銹鋼材質(zhì)。

3.2 初始設(shè)置

在測試安裝在板上的PRM時，需要按照絲印圖配置開關(guān)組，將開關(guān)組置于該狀態(tài)會在PRM的OS和SG之間連接一個固定電阻，將PRM的輸出電壓設(shè)置為其數(shù)據(jù)手冊上指示的標(biāo)稱值。如果在測試前未正確配置開關(guān)組，可能會導(dǎo)致輸出不正常或無輸出。

4. 基線測試流程

4.1 推薦設(shè)備

進行測試需要準(zhǔn)備0 - 100V、500W的直流電源、脈沖能力的0 - 100V、最小100A的直流電子負載、數(shù)字萬用表（DMM）、示波器、合適尺寸的互連電纜、緊固硬件、風(fēng)扇（如果PRM要長時間運行或在高溫環(huán)境下運行，建議安裝散熱片）、安全眼鏡以及所需PRM的數(shù)據(jù)手冊。

4.2 連接步驟

將電源的+OUT引線連接到客戶評估板的+IN端子，-OUT引線連接到 - IN端子，應(yīng)使用高質(zhì)量、低噪聲的電源。將評估板的+OUT與負載的+IN連接，-OUT與 - IN連接，連接應(yīng)使用短的粗導(dǎo)線。

4.3 測試順序

測試前要確保直流電源設(shè)置為0V，開關(guān)組配置正確。打開直流電源，將直流負載設(shè)置為恒流模式且電流為0A后再打開負載。連接示波器到測試點監(jiān)測輸出電壓，避免產(chǎn)生接地環(huán)路，建議分別測量輸出電壓和輸入電壓。逐步提高直流輸入電壓到數(shù)據(jù)手冊上的標(biāo)稱值，驗證空載運行時輸出電壓應(yīng)在數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的公差范圍內(nèi)保持恒定。然后緩慢增加負載電流到滿載，監(jiān)測輸出電壓應(yīng)在PRM數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的范圍內(nèi)。最后，將負載電流返回0A，分別降低和升高輸入電壓到低線和高線，重復(fù)增加負載電流的步驟。

5. 輸出參數(shù)調(diào)整

5.1 輸出電壓設(shè)定點調(diào)整

調(diào)整輸出電壓設(shè)定點前要先斷開電源，使用DMM測量SG和標(biāo)記為OS的焊盤之間的電阻，調(diào)整R08使電阻讀數(shù)約為200Ω，加上固定電阻R07后總電阻約為2.3kΩ。將OSF開關(guān)移到OFF位置，OSV開關(guān)移到ON位置，開啟設(shè)備后空載輸出電壓應(yīng)為標(biāo)稱值，通過調(diào)節(jié)OS電位器（R08）可以將輸出電壓設(shè)置為所需值，但要注意避免將輸出調(diào)節(jié)過高觸發(fā)過壓保護電路。

5.2 電流限制調(diào)整

當(dāng)負載超過額定最大值時，PRM的內(nèi)部電流限制功能會啟動。某些應(yīng)用可能需要更低的電流限制，可以通過將IL開關(guān)從OFF切換到ON來啟用可調(diào)IL模式，調(diào)節(jié)IL電位器可以從數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的工廠預(yù)設(shè)限制降低電流限制，但不能超過工廠設(shè)置。將IL開關(guān)返回OFF位置可恢復(fù)工廠限制。

5.3 輸出電壓微調(diào)

使用SC控制可以在通過OS電阻確定并設(shè)置輸出電壓后，將輸出電壓微調(diào)至26V。在啟用SC開關(guān)前，應(yīng)將SC電位器R04設(shè)置為最大值，以避免輸出關(guān)閉。數(shù)據(jù)手冊中有計算微調(diào)輸出電壓所需電阻值的公式。

5.4 自適應(yīng)環(huán)路調(diào)節(jié)激活

CD開關(guān)和相關(guān)的固定電阻R05（20Ω）和電位器R06（20Ω）啟用PRM的自適應(yīng)環(huán)路調(diào)節(jié)功能，該功能用于補償VTM輸出電阻隨負載電流增加而引起的電壓降。要激活此功能，需將CD開關(guān)設(shè)置為ON位置，并設(shè)置相應(yīng)的電位器以補償VTM的ROUT，確保VTM輸出電壓在滿載時得到調(diào)節(jié)。

6. VTM評估板與DC - DC轉(zhuǎn)換器芯片組

VTM模塊提供隔離階段和輸出電壓降壓功能，與PRM配對后形成傳統(tǒng)的DC - DC轉(zhuǎn)換器。要了解更多關(guān)于VTM評估板的信息，請參考UG:014。PRM和VTM評估板允許用戶根據(jù)系統(tǒng)的獨特應(yīng)用需求選擇和配置PRM和VTM。為了在VTM輸出端實現(xiàn)負載調(diào)節(jié)，應(yīng)啟用自適應(yīng)環(huán)路調(diào)節(jié)模式，通過將CD開關(guān)設(shè)置為ON位置來激活PRM - AL的此功能。

在驗證自適應(yīng)環(huán)路調(diào)節(jié)功能時，重復(fù)PRM - CB基線測試流程的2.0到5.0步驟，但輸出連接應(yīng)連接到VTM - CB輸出端子，同時要參考PRM和VTM的數(shù)據(jù)手冊。PRM自適應(yīng)環(huán)路可以在沒有檢測線的情況下調(diào)節(jié)VTM的輸出，通過PRM - CB板上的J02可以監(jiān)測Factorized Bus電壓（VF）隨負載電流的變化。

7. 訂購信息與注意事項

PRM - AL客戶評估板通過在適當(dāng)?shù)腜RM型號編號后添加后綴“ - CB”來指定。同時，文檔中提供的信息按“原樣”提供，沒有任何明示或暗示的保證，Vicor對使用這些信息的后果不承擔(dān)責(zé)任。Vicor產(chǎn)品不設(shè)計、授權(quán)或保證用于生命支持、生命關(guān)鍵或安全關(guān)鍵系統(tǒng)或設(shè)備，使用時需自行承擔(dān)風(fēng)險。

總之，PRM - AL客戶評估板為我們提供了一個很好的平臺來探索和應(yīng)用Factorized Power Architecture。通過本文的介紹，相信大家對該評估板的功能、測試和調(diào)整有了更深入的了解。在實際應(yīng)用中，大家可以根據(jù)具體需求進行進一步的探索和優(yōu)化。你在使用類似評估板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎留言分享。