JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi. Ny strömförsörjning från Vicor gör allt bakvänt

Distribuerad strömmatning med isolationen i lastomvandlaren

Vicor lanserar en ny distribuerad strömmatningsarkitektur som ställer etablerade regler på huvudet. Isoleringen har flyttats från huvudomvandlaren till lastomvandlarna. Lastomvandlarna är oreglerade och dividerar spänningen med en fast faktor.
Begreppet distribuerad strömförsörjning används inom rackmonterade system, vanligen inom telekomsystem som försörjs av en likspänning uppbackad av stora 48V-batterier. Ett typiskt krav är att racken ska kunna hantera batterispänningar som varierar mellan 36 och 75 volt. Förutom att transformera spänningen till förbrukarnas nivåer, måste strömförsörjningen isolera spänningen för att skydda komponenterna, samt reglera spänningen, eftersom den dels varierar på ingångarna och dels påverkas av förbrukarnas konsumtion.

Distribuerad strömmatning innebär att omvandlingen till förbrukarspänningen flyttas så nära den förbrukande komponenten som möjligt. I en klassisk och fortfarande mycket vanlig "centraliserad strömförsörjning", används ett kraftkort som matar bakplanet med samtliga förbrukarspänningar.

Terminologin variera mellan tillverkarna. Distributed power architecture (DPA) brukar användas som beteckning på en lösning där bakplanet levererar en oisolerad, oreglerad huvudspänning. Isolerade så kallade "brickor", i olika standardstorlekar, omvandlar till förbrukarspänningar.

I en så kallad Intermediate bus architecture (IBA) regleras spänningen i ett sista steg av enkla oisolerade lastomvandlare, POL:er eller NIPOL:er, anslutna till en central omvandlare, en IBC.

Vicors Factorized power architecture (FPA) ser ut som en IBA, men isolation, reglering och transformation är omkastad.

Handhållna batteridrivna system, som mobiltelefoner, använder inte begreppet distribuerad strömmatning. Batterispänningen ligger redan nära förbrukarspänningen - "nära" både rumsligt och i spänningsnivå - så här duger en grupp enkla omvandlare samlade på en plats. Man kan möjligen addera en extra omvandling när layoten på kortet gör det till en praktisk lösning.

Men det finns "distributionstrender" även i batteridrivna system. En Bluetooth- eller en basbandsmodul kan ha sin egen inbyggda spänningsreglering, vilket betyder att omvandlarna inte behöver leverera lika många spänningar.
Det finns många sätt att bygga distribuerad strömmatning.

I en Distributed power architecture (DPA) läggs standardiserade så kallade "brick"-omvandlare på varje kort och omvandlar en oreglerad oisolerad spänning - i telekomracket på 36-75 V - till stabila matningsspänningar för förbrukarkomponenterna.

I en Intermediate Bus Architecture (IBA) sker omvandligen i ytterligare steg. En central omvandlare - som kan vara en bricka - skapar en stabil spänning på typiskt 5 eller 12 V. Dessa omvandlas till lägre förbrukarspänningar av så kallade Point of load-omvandlare (POL-omvandlare).

Det fina med POL-omvandlarna är att de kan byggas enkla och billiga eftersom de inte behöver isolering och omvandlingen sker i ett litet spänningssteg.

Denna gamla sanning ställer nu Vicor på huvudet. När jag beskriver Vicors nya arkitektur Factorized power architecture (FPA) för gamla strömexperter, skakar de på huvudet. De har aldrig hört talas om något så bakvänt.

Och bakvänt är precis vad det är. FPA liknar IBA. Men isoleringen har flyttats till slutomvandlarna, som dessutom saknar reglering. Regleringen sköts istället av den centrala omvandlaren som kallas Pre Regulator module (PRM). PRM stabiliserar huvudspänningen men varken transformar eller isolerar.

Hög verkan, låg precision

Lastomvandlarna, som kallas Voltage transformation modules (VTM) omvandlar spänningen i en fast programmerbar kvot. Systemet bygger alltså på en stabil matning från PRM:en. Det låter kanske lite rangligt att inte reglera lastspänningen, och det är det också. Onoggrannheten är 4 procent. Såvida du inte återkopplar utspänningen från en VTM till PRM:en. Då kan du ge just denna VTM en tio gånger mindre onoggrannhet. Men övriga VTM:er anslutna till samma PRM är förstås fortfarande oreglerade.

Om man får tro Vicors parametervärden är omflyttningen av isolering och reglering i FPA ett genidrag. Verkningsgraden PRM:en ligger på upp till 99 procent. VTM:erna har verkningsgrader på 97 procent och kan leverera 200 W i 80 A.

En av förklaringarna till VTM:s prestanda är att den jobbar i en fast frekvens på hela 3,5 MHz, att jämföra med en rörlig frekvens mellan 200 kHz och 1 MHz, en typisk lösning idag. Arkitekturen ger enligt Vicor ännu fler fördelar. VTM:en är till exempel ytmonterad och har en takhöjd på bara 4 mm utan kylflänsar.

Är FPA något som skulle kunna effektivisera strömmatning till just ditt projekt? Det kan du bara ta reda på genom att ladda hem databladen, starta upp excel och börja jämföra.

Jan Tångring

Prenumerera på Elektroniktidningens nyhetsbrev eller på vårt magasin.


MER LÄSNING:
 
KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Rainer Raitasuo

Rainer
Raitasuo

+46(0)734-171099 rainer@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)