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MicroTCA 电源系统设计中必备的要素

作者: 时间:2011-09-20 来源:网络 收藏
控制线路而不是两条。而被定义的控制状态是七个而不是两个。需要使用PMBus来连接直流/直流变换器。另外,当使用冗余时,限流精度将要求更高。相较于如图13所示不使用冗余的设置情况,冗余的解决方案需要额外增加300平方毫米的PCB面积来放置这些电路。这将是接近电源模块PCB面积的2.5%。相对于非冗余的电源模块来说,冗余电源模块解决方案将增加10个成本单位。这个估计是基于16个有效载荷通道的。对于低电流的管理管道来说,这个影响是可以忽略的。同时需注意的是上述评估是基于2006年时的热插拔器件的价格情况作出的。如今由于半导体厂家针对现在的MicroTCA市场开发出了更多高集成度和灵活的通道控制器件,因此上述评估的结果可能会有变化。另外从成本角度来看,相对于非冗余的系统,冗余系统当然至少需要增加一个电源模块。

我们现在来检验冗余对于12V直流/直流变换器的影响。在基本的MicroTCA规范中定义了AMC模块的输入电压精度范围为10V到14V。既然允许负载模块工作在这个电压范围内的任一点,对于非冗余系统来说,12V直流/直流变化器的输出精度可以是正负10%。在冗余系统中,这就是一个挑战了。为了使主电源模块和冗余电源模块电压保持压差又不重合,同时又都必须满足AMC模块规定的电压允许范围,因此对于主电源模块的电压精度范围就为12.25V到12.95V,而冗余电源模块的电压精度范围为11.6V到12.0V。这个精度范围包含了源和负载调整率以及温度调整率。这意味着在冗余系统中,电源模块内的直流/直流变换器的电压精度范围只能是正负2%。输出电压精度范围从正负10%变化到正负2%,对于变换器的设计有极大的影响。

在这个研究项目中并没有重新设计这个变换器以量化体现这个影响,但通过对两种不同类型的爱立信电源模块作对比可以得出一些概念化的结论。

图15和图16总结了两种电源模块的一些参数特性,它们的输入电压范围基本一致,输出电压都是12V。它们基本上是同时代的产品,在效率的功率密度方面基本上是业界的领先者。它们的形状和尺寸几乎是一样的。PKM4304B模块只有前馈环而没有反馈环,因此是半稳压的。这样可以简化控制电路部分的设计,但如图所示输出电压会有跌落。额外的空间节省可以用来加强功率部分,从而导致这个模块可以输出380瓦,同时达到高效95.3%。这个模块并不是为了冗余应用而设计的,应作为标准的中间母线电源模块。

图15 - 有反馈环和无反馈环的模块性能比较



关键词: MicroTCA电源系统

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