Chinese presentation covering Improve your AC-DC power system design by approaching the design of a power system in the most time-efficient way, simplifying the work required. This Vicor webinar also explains how to make sure your design has the flexibility to meet changes in specifications and how to accurately predict the performance of your solution.

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设计高性能电源系统
设计完整 AC-DC 系统的快速低风险方法
2016 年 3 月 17 日
Paul Yeaman — 应用工程设计总监
Vicor 电源组件

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时间的重要性
› 电源系统的设计时间是固定的；这个时间可以在多种资源间分配
（使用的时间越少，需要的成本越高），也可以合并为统一资源
（花费的时间较长）
› 不花成本缩短时间，会增大风险（比如走捷径）
› 如果风险未能得到合理解决，风险增大就会导致时间浪费

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电源系统很复杂
› 复杂的来源加上复杂的负载，会
导致极高的电源系统复杂性
› 许多设计步骤都需要大量的时间
– 系统设计
– 设计验证
– 系统验证
– 安全认证
› 输入源要求
– 工作范围
› 对线路的电源要求
– 电压浪涌／压降
› 钳位与保持
› 关闭与通过
– EMI 滤波
– 熔断／保护
› 是否需要电池备份？
› 负阻抗（下游稳压器）
› 是电容电源加载，还是脉冲电源加载？
› 所需的峰值功率与平均功率
› 遥测
– 要求
– 协议
› 负载
– 是单电压设定点，还是可微调？
– 隔离还是非隔离
– 是否需要负电压？
– 是电压调整，还是电流调整
– 瞬态要求
› 响应时间
› 最大下冲／过冲
– 负载保护要求
– 稳态与峰值功率／电流要求
– 输出电压纹波与噪声
– 启动与定序
› 散热
– 是传导散热，还是风扇散热？
– 最大环境温度
– 效率；最大功率耗散
› 专业认证／标准
› ……
电源系统考量实例

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有风险，是不可取的
› 无论是走捷径，还是跳过步骤，都是不能接受的
› 在不增加时间的情况下设计最低风险的复杂系统，
困难重重
满足所有系统考量和要求 需要更多时间设计
系统达到性能目标 需要更多时间分析
系统投入工作 需要更多时间认证

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降低电源系统设计风险的常规方法
› 将其分为两个部分：
– 前端（电源）
– 负载点 (POL)
› 细化考量点，降低复杂性
› 引入并行处理，节省时间
› 输入源要求
› 是否需要电池备份？
› 负阻抗（下游稳压器）
› 是电容电源加载，还是脉冲电源
加载？
› 所需的峰值功率与平均功率
› 遥测
› 散热
› 专业认证／标准
› 负载
› 遥测
› 散热
› 专业认证／标准
前端 负载点
› 输入源要求
› 是否需要电池备份？
› 负阻抗（下游稳压器）
› 是电容电源加载，还是脉冲电
源加载？
› 所需的峰值功率与平均功率
› 遥测
› 负载
› 散热
› 专业认证／标准
› ……

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但是……
› 会增加设计系统所需的
资源
› 系统分区会成为障碍
– 不同制造商
– 不同设计人员
› 引入新的接口点，会增
加复杂性
› 仍然不能缩短获得安全
认证所需的时间
› 会重复进行某些考量
› 仍需支付降低风险的成
本
必须构建分区间
的接口
重复进行的
设计考量
› 输入源要求
› 是否需要电池备份？
› 负阻抗（下游稳压器）
› 是电容电源加载，还是脉冲电源
加载？
› 所需峰值功率与平均功率
› 遥测
› 散热
› 专业认证／标准
› 负载
› 遥测
› 散热
› 专业认证／标准
前端 负载点

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要求
› 在不增大风险或成本的情况下节省时间
– 典型的系统原型设计时间为 6 周
– 典型的系统设计时间为 6-9 个月（仅安全认证就需 2-3 个月）
› 在不增加冗余的情况下降低复杂性
› 能够以更少（不是更多）的资源设计电源系统
让电源系统设计成为共赢的过程，而不是权衡取舍的过程

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电源组件设计方法 (PCDM)
业经验证的方法带来消耗资源少、风险低的及时高性能电源系统设
计
实现完整
系统设计的
组件
（或产品）
可便捷应
用它们的
工具
可确保立
即获得成功的
支持

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电源组件设计方法 — 如何让它发挥作用？
› 电源系统分为两个部分：前端和负载点
› 使用电源组件（专门针对电源转换功能优化的模块化电源转换器）
实施前端及负载点功能
› 这些组件经过精心构建，可彼此进行接口连接，从而可为系统设
计带来无限的灵活性

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电源组件方法总结
前端
Vicor 电源系统
负载点
Vicor 电源组件

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Vicor 电源系统：前端模块
VIA PFM AC 前端
› 85 至 264 VAC-IN
› VOUT = 48 V
› 功率 = 400 W
BCM 隔离式固定比率
DC-DC 转换器
› 400、380、350、270、48V 额定输入电压
› VOUT = 3 至 50V
› 功率 = 每个模块高达 1.75KW
DCM 隔离式 DC-DC 转换器
› 300 V 和 28V 额定输入电压
› VOUT = 48、28、24、13.8、12 和 5V
› 功率 = 每个模块高达 600W

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Vicor 电源组件：负载点解决方案
Cool-Power ZVS 降压稳压器
› 业界一流的密度和效率
› 额定输入电压为 12V、24V 和 48V 的降压稳
压器
› 采用 LGA 和 ChiP 封装
Cool-Power ZVS 升降压稳压器
› 超过 98% 的效率
› 额定输入电压为 24V 和 48V 的升降压稳压器
› 通用版本和 VTM 兼容版本
› 采用 LGA 和 ChiP 封装
VI Chip PRM ZVS 升降压稳压器
› 稳压、非隔离、降压-升压工作
› 24、28、36、48VIN
› 效率高达 98%
› 采用半砖／全砖 VI Chip 封装，功率高达 250
／600W（可并联）
VI Chip VTM ZVS/ZCS 电流倍增器
› 大电流供电的固定比率解决方案
› 能够与 PRM 和 ZVS 升降压产品联用，实现完
整的稳压 DC-DC 转换器
› 采用 VI Chip 和 ChiP 封装

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电源组件设计方法的优势
› 产品
– 在前端和负载点转换功能之间提供业经验证的接口，以
降低风险
– 提供电源转换构建块，可降低复杂性
› 使用现成的功率级，无需设计功率级
› 每个构建块都有专业认证，可促进整个电源系统的认
证
› 工具
› 支持

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问题：如何使用电源组件设计方法
› 掌握 Vicor 提供的所有选项需要大量的工作
– 数千种产品
– 数十个产品线
– 大量术语和三字母缩写
– 不断壮大的产品解决方案
› 如果要花根本没有那么多的大量时间来确定系统选项，节省系统
设计时间就不是一个选项。
› 要让 PCDM 实用，不仅需要产品，而且还需要工具

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电源系统设计人员：设计电源系统的工具
› 使用 PCDM 生成电源系统的网络工具
› 有助于用户根据其需要查看电源系统选项并从 Vicor 产品中选出最
佳解决方案。
› 允许用户评估每个选项的主要特性
– 系统效率
– 电源占位面积
– 成本
– 组件数

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电源系统设计人员：节省时间
› 不必仔细查看 Vicor 数十种产品的产品说明书
› 无需掌握有关 Vicor 拓扑、架构或众多 TLA 的专业知识
› 完成数百次运算、拖拽数千个数据点、绘制完整的方框图，几秒
钟就能搞定。
› 提供按比例绘制的完整系统图，无需查看机械图纸，也无需创建
CAD 文件。

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电源系统设计人员：降低风险
› 使用业经验证的组件（在构建上确保了协调工作）配置创建系统
› 系统根据用户录入的需求创建，可避免不正确解读产品说明书或
设计所带来的风险
› 可提前知道系统的关键性能和机械属性

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支持：节省时间，降低风险
› 用于物理评估完整电源系统的开
发套件
– 在启动单板布局前为系统加电
– 在启动设计周期前验证电源系统
性能
› FAE 支持
– 在熟悉您的电源系统的专家看到
您的系统之前，提前与他们交流
– 获得有关您设计的有效反馈，无
需非常麻烦地告诉专家有关您设
计的详细情况
› 样品提供情况
– 快速接收样品，迅速为您的系统
设计原型
– 使用模块而非分立器件，可缩短
原型设计时间

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电源组件方法：节省时间，降低风险
› 产品
– 完整的电源转换组件 — 并非分立器件
– 在大规模生产中验证核实，在其它地方广泛使
用，并非新品
– 适当的安全认证
› 工具
– 不必成为所有产品解决方案的专家，即可设计
系统
– 几分钟内找到最佳解决方案，无需几天
– 知道您已挑选有效的解决方案，不会遭遇错误
解读
› 支持
– 使用开发套件物理评估您的完整系统
– 咨询熟悉您系统的专家，即便此前他们从未看
到过您的系统也没关系
使用电源组件方法，将风险和设计时间缩减 50%

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谢谢大家！