探索PRM - AL客戶評估板：開啟分布式電源新體驗

在電子工程領域，分布式電源架構的不斷發(fā)展為電源設計帶來了新的思路和挑戰(zhàn)。今天，我們將深入探討Vicor的PRM - AL客戶評估板，了解其特點、功能以及如何進行測試和配置。

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一、Factorized Power Architecture（FPA）簡介

Factorized Power Architecture（FPA）是一種全新且改進的分布式電源方法。它將DC - DC電源轉換分解為隔離和變換、輸出電壓控制和調節(jié)兩個基本功能，并按順序排列這些功能，從而最大化電源系統(tǒng)的性能和成本效益。

1.1 PRM和VTM模塊

• PRM（預調節(jié)模塊）：作為非隔離調節(jié)器，控制提供給VTM的因子化母線電壓，以實現(xiàn)線路和負載調節(jié)。它可以從各種輸入源獲取能量來驅動VTM，并且可以安裝在靠近或遠離VTM的任何方便位置。
• VTM（電壓變換模塊）：將隔離電流倍增和電壓分壓直接置于負載點（PoL）。VTM速度極快且安靜，提供高達32的電壓分壓比，能夠在低至0.8V DC或更高的調節(jié)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。

1.2 FPA的優(yōu)勢

• 高效存儲能量：VTM不受串聯(lián)電感的影響，具有非常高的帶寬和極快的瞬態(tài)響應，允許在相對較高的因子化母線電壓下高效存儲能量。
• 節(jié)省電路板空間：由于PoL處無需大容量電容器，寶貴的電路板空間可用于其他關鍵功能。
• 性能優(yōu)越：FPA的密度、效率、性能、成本效益和架構優(yōu)勢使其成為分布式電源中最不具侵入性的形式，有助于開發(fā)更先進、更具競爭力的產品。

二、PRM - CB板概述

PRM - CB板是用于評估PRM - AL的重要工具，它具有以下特點：

2.1 輸入輸出接口

• 源電壓輸入點：設計用于容納#10硬件和Panduit環(huán)形接線片，使用時需確保極性正確。
• 輸出電壓點：同樣設計用于容納#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。每個觸點額定電流為3A，可通過適當?shù)木€束和匹配連接器從單個PRM - CB測試多個VTM - CB。

2.2 控制與調節(jié)

• 輔助控制（H01）：提供PR、IL、TM、PC和VH的接入點。
• 調節(jié)電位器：與相應的開關配合使用，用于調節(jié)PRM的輸出電壓、電流限制等參數(shù)。
• 開關組：通過切換不同的開關，可以實現(xiàn)不同的功能，如抑制PRM輸出、啟用可調電流限制、調節(jié)輸出電壓、切換調節(jié)模式等。

三、推薦硬件與初始設置

3.1 推薦硬件

Kit #26647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。

3.2 初始設置

在測試安裝在板上的PRM之前，需要將開關組按照絲印所示進行配置，這樣可以將一個固定電阻連接在PRM的OS和SG之間，將PRM的輸出電壓設置為其數(shù)據(jù)手冊中所示的標稱值。如果在測試前未正確配置開關組，可能會導致輸出不正?；驘o輸出。

四、基線測試程序

4.1 推薦設備

• DC電源：0 - 100V；500W
• DC電子負載：具備脈沖功能；0 - 100V；最小100A
• DMM（數(shù)字萬用表）
• 示波器
• 適當尺寸的互連電纜
• 緊固硬件
• 風扇（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
• 所需PRM的數(shù)據(jù)手冊

4.2 連接步驟

1. 將電源的+OUT引線連接到客戶評估板的+IN端子。
2. 將電源的 - OUT引線連接到客戶評估板的 - IN端子。
3. 使用高質量、低噪聲的電源進行連接。
4. 在客戶評估板的+OUT和負載的+IN之間連接一根引線。
5. 在客戶評估板的 - OUT和負載的 - IN之間連接一根引線。
6. 使用短而粗的引線進行連接。

4.3 測試序列

1. 準備好最新版本的PRM數(shù)據(jù)手冊。
2. 在打開設備之前，確保DC電源設置為0V。
3. 確認開關組按照板上的絲印進行配置。
4. 打開DC電源。
5. 在打開負載之前，確保DC負載設置為恒流模式且電流為0A。
6. 打開DC負載。
7. 將示波器連接到測試點以監(jiān)測輸出電壓。測量時要注意避免形成接地環(huán)路，建議分別測量輸出電壓和輸入電壓。
8. 如果需要，打開風扇。
9. 將DC輸入電壓提高到數(shù)據(jù)手冊中所示的標稱值。
10. 通過在整個輸入電壓范圍內升高和降低輸入電壓來驗證空載運行，輸出電壓應在數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的公差范圍內保持恒定。
11. 恢復到標稱輸入電壓。
12. 緩慢增加負載電流至滿載，同時監(jiān)測輸出電壓，輸出電壓應在相應PRM數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的范圍內。
13. 將負載電流恢復到0A，將輸入電壓降低到低線電壓。
14. 重復步驟12，根據(jù)使用的電源和源阻抗，可能需要調整輸入電壓以保持PRM的輸入為低線電壓。
15. 將負載電流恢復到0A，將輸入電壓增加到高線電壓。
16. 重復步驟12。

五、參數(shù)調整

5.1 調整PRM輸出電壓設定點

1. 在進行調整之前，確保設備已斷電。
2. 使用DMM（設置為測量電阻），在SG和標記為OS的焊盤（位于5kΩ調節(jié)電位器R08旁邊）之間進行探測。
3. 調整R08，使儀表讀數(shù)約為200Ω，該值與固定電阻R07相加應約為2.3kΩ（在帶有MIL - COTS PRM的板上，R07為1.7kΩ）。
4. 也可以在SG和開關OSV的ON側之間進行探測，并將顯示的總電阻設置為約2.3kΩ。
5. 將開關OSF移至OFF位置。
6. 將開關OSV移至ON位置。
7. 此時設備已準備好提供所需的輸出電壓設定點。
8. 開啟設備，空載輸出電壓應為標稱指定值。
9. 通過調節(jié)電位器OS（R08）可以將輸出電壓設置為所需值。
10. 注意避免將輸出調節(jié)過高，以免觸發(fā)過壓保護電路。如果發(fā)生這種情況，降低R08的阻抗，可使用步驟2和3的初始條件進行恢復。
11. 也可以使用數(shù)據(jù)手冊中的公式，將總OS電阻（R07 + R08）設置為所需值，然后按上述方式配置開關。
12. 務必遵循數(shù)據(jù)手冊中的功率與輸出電壓曲線，避免設備過載。

5.2 調整電流限制

1. 當負載超過額定最大值時，PRM的內部電流限制功能可能會被激活。某些應用可能需要更低的電流限制，此時可以使用調整功能。
2. 參考數(shù)據(jù)手冊中的電阻與限制曲線，以確定所需的限制值。注意，板上安裝的電阻（R01 + R02：2kΩ + 100kΩ）可能無法覆蓋曲線的整個范圍。
3. 通過將IL開關從OFF切換到ON來啟用可調IL模式（可以在設備通電時進行）。
4. 調節(jié)IL調節(jié)電位器可以將電流限制從數(shù)據(jù)手冊中規(guī)定的工廠預設限制降低，但無法將該限制提高到工廠設置以上。
5. 將IL開關恢復到OFF位置可恢復工廠限制。

5.3 使用SC調節(jié)輸出電壓

1. 使用OS電阻確定并設置輸出電壓后，仍可以使用SC控制將輸出電壓調節(jié)至26V。通過這種方式調節(jié)輸出比僅通過OS值調節(jié)輸出提供了更好的調節(jié)性能。
2. 根據(jù)OS電阻確定的初始輸出電壓，可用的調節(jié)量可能非常有限。將SC開關切換到ON位置啟用SC調節(jié)可能會導致設備關閉。
3. 為避免上述情況，在啟用開關之前，將SC調節(jié)電位器R04（100kΩ）設置為最大值。
4. 數(shù)據(jù)手冊中有一個用于計算調節(jié)輸出電壓所需電阻值的公式，該值為固定電阻R03（5.11kΩ）和調節(jié)電位器R04的總和?？梢允褂帽镜靥峁┑臏y試點設置R04，或者在SC開關ON時使用SC和SG測試點設置總和。

5.4 激活自適應環(huán)路調節(jié)和互連補償CD

1. CD開關和相關的固定電阻R05（20Ω）和調節(jié)電位器R06（20Ω）啟用了PRM的自適應環(huán)路調節(jié)功能，該功能可補償VTM輸出電阻隨負載電流增加而引起的電壓降。
2. 此功能旨在與VTM - CB配合使用，具體細節(jié)將在下一節(jié)中詳細討論。

六、VTM評估板與DC - DC轉換器芯片組

6.1 VTM評估板

VTM模塊提供隔離級和輸出電壓降壓功能。當與PRM配對時，芯片組形成傳統(tǒng)的DC - DC轉換器。有關VTM評估板的更多信息，請參考UG:014。

6.2 DC - DC轉換器芯片組

PRM和VTM評估板允許用戶根據(jù)系統(tǒng)的獨特應用需求選擇和配置PRM和VTM。如果只需要標稱電壓，只需選擇接受所需輸入電壓的PRM和提供所需輸出電壓的VTM，并將它們連接在一起即可。

為了在VTM的輸出端實現(xiàn)負載調節(jié)，應啟用自適應環(huán)路調節(jié)模式。要激活PRM - AL的此功能，應將標記為CD的開關設置為ON位置，并設置相應的調節(jié)電位器以補償VTM的ROUT，使VTM輸出電壓在滿載時得到調節(jié)。務必參考數(shù)據(jù)手冊以獲取適合您需求的電阻值。

為了驗證自適應環(huán)路調節(jié)的功能，重復基線測試程序 - PRM - CB部分中的步驟2.0至5.0，但此時輸出連接應連接到VTM - CB的輸出端子。同時，應準備好PRM和VTM的數(shù)據(jù)手冊，負載電流指的是VTM的輸出電流額定值。在連接電源和負載之前，務必先進行連接，以避免對連接器造成壓力。

七、訂購信息

PRM - AL客戶評估板通過在相應的PRM型號編號后添加后綴“ - CB”來指定。

八、注意事項

在使用PRM - AL客戶評估板時，務必仔細閱讀本設計指南手冊，注意所有注意事項和警告?？蛻粼u估板僅用于讓您了解Factorized Power Architecture（FPA）的優(yōu)點和特性，并非設計用于安裝在最終使用設備中。在操作過程中，功率器件和周圍結構可以在高溫下安全運行，但仍需遵循一些基本的安全操作原則，如在連接和斷開測試探頭和接口線時要小心，避免意外短路和接觸熱表面；測試電子產品時始終使用經批準的安全眼鏡，遵循良好的實驗室實踐和程序。

總之，PRM - AL客戶評估板為電子工程師提供了一個探索Factorized Power Architecture的絕佳平臺。通過深入了解其功能和使用方法，我們可以更好地設計和優(yōu)化分布式電源系統(tǒng)，為電子設備的穩(wěn)定運行提供有力保障。你在使用類似評估板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。