探索PRM - AL客戶評(píng)估板：開啟分布式電源新體驗(yàn)

在電子工程領(lǐng)域，分布式電源架構(gòu)的不斷發(fā)展為電源設(shè)計(jì)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(píng)估板，了解其特點(diǎn)、功能以及如何進(jìn)行測(cè)試和配置。

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一、Factorized Power Architecture（FPA）簡(jiǎn)介

Factorized Power Architecture（FPA）是一種全新且改進(jìn)的分布式電源方法。它將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(gè)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(yù)調(diào)節(jié)模塊）：作為非隔離調(diào)節(jié)器，控制提供給VTM的因子化母線電壓，以實(shí)現(xiàn)線路和負(fù)載調(diào)節(jié)。它可以從各種輸入源獲取能量來驅(qū)動(dòng)VTM，并且可以安裝在靠近或遠(yuǎn)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(fù)載點(diǎn)（PoL）。VTM速度極快且安靜，提供高達(dá)32的電壓分壓比，能夠在低至0.8V DC或更高的調(diào)節(jié)輸出電壓下，從每個(gè)完整的VI Chip?封裝中高效提供高達(dá)100A的電流。

1.2 FPA的優(yōu)勢(shì)

• 高效存儲(chǔ)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(yīng)，允許在相對(duì)較高的因子化母線電壓下高效存儲(chǔ)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(guān)鍵功能。
• 性能優(yōu)越：FPA的密度、效率、性能、成本效益和架構(gòu)優(yōu)勢(shì)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(jìn)、更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。

二、PRM - CB板概述

PRM - CB板是用于評(píng)估PRM - AL的重要工具，它具有以下特點(diǎn)：

2.1 輸入輸出接口

• 源電壓輸入點(diǎn)：設(shè)計(jì)用于容納#10硬件和Panduit環(huán)形接線片，使用時(shí)需確保極性正確。
• 輸出電壓點(diǎn)：同樣設(shè)計(jì)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(gè)觸點(diǎn)額定電流為3A，可通過適當(dāng)?shù)木€束和匹配連接器從單個(gè)PRM - CB測(cè)試多個(gè)VTM - CB。

2.2 控制與調(diào)節(jié)

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

三、推薦硬件與初始設(shè)置

3.1 推薦硬件

Kit #26647包含4個(gè)#10平墊圈、4個(gè)#10鎖緊墊圈和4個(gè)#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(cè)試安裝在板上的PRM之前，需要將開關(guān)組按照絲印所示進(jìn)行配置，這樣可以將一個(gè)固定電阻連接在PRM的OS和SG之間，將PRM的輸出電壓設(shè)置為其數(shù)據(jù)手冊(cè)中所示的標(biāo)稱值。如果在測(cè)試前未正確配置開關(guān)組，可能會(huì)導(dǎo)致輸出不正?；驘o輸出。

四、基線測(cè)試程序

4.1 推薦設(shè)備

• DC電源：0 - 100V；500W
• DC電子負(fù)載：具備脈沖功能；0 - 100V；最小100A
• DMM（數(shù)字萬用表）
• 示波器
• 適當(dāng)尺寸的互連電纜
• 緊固硬件
• 風(fēng)扇（如果PRM要長時(shí)間運(yùn)行或在高溫環(huán)境下運(yùn)行，建議安裝散熱片）
• 安全眼鏡
• 所需PRM的數(shù)據(jù)手冊(cè)

4.2 連接步驟

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

4.3 測(cè)試序列

1. 準(zhǔn)備好最新版本的PRM數(shù)據(jù)手冊(cè)。
2. 在打開設(shè)備之前，確保DC電源設(shè)置為0V。
3. 確認(rèn)開關(guān)組按照板上的絲印進(jìn)行配置。
4. 打開DC電源。
5. 在打開負(fù)載之前，確保DC負(fù)載設(shè)置為恒流模式且電流為0A。
6. 打開DC負(fù)載。
7. 將示波器連接到測(cè)試點(diǎn)以監(jiān)測(cè)輸出電壓。測(cè)量時(shí)要注意避免形成接地環(huán)路，建議分別測(cè)量輸出電壓和輸入電壓。
8. 如果需要，打開風(fēng)扇。
9. 將DC輸入電壓提高到數(shù)據(jù)手冊(cè)中所示的標(biāo)稱值。
10. 通過在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)升高和降低輸入電壓來驗(yàn)證空載運(yùn)行，輸出電壓應(yīng)在數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定的公差范圍內(nèi)保持恒定。
11. 恢復(fù)到標(biāo)稱輸入電壓。
12. 緩慢增加負(fù)載電流至滿載，同時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電壓，輸出電壓應(yīng)在相應(yīng)PRM數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定的范圍內(nèi)。
13. 將負(fù)載電流恢復(fù)到0A，將輸入電壓降低到低線電壓。
14. 重復(fù)步驟12，根據(jù)使用的電源和源阻抗，可能需要調(diào)整輸入電壓以保持PRM的輸入為低線電壓。
15. 將負(fù)載電流恢復(fù)到0A，將輸入電壓增加到高線電壓。
16. 重復(fù)步驟12。

五、參數(shù)調(diào)整

5.1 調(diào)整PRM輸出電壓設(shè)定點(diǎn)

1. 在進(jìn)行調(diào)整之前，確保設(shè)備已斷電。
2. 使用DMM（設(shè)置為測(cè)量電阻），在SG和標(biāo)記為OS的焊盤（位于5kΩ調(diào)節(jié)電位器R08旁邊）之間進(jìn)行探測(cè)。
3. 調(diào)整R08，使儀表讀數(shù)約為200Ω，該值與固定電阻R07相加應(yīng)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(guān)OSV的ON側(cè)之間進(jìn)行探測(cè)，并將顯示的總電阻設(shè)置為約2.3kΩ。
5. 將開關(guān)OSF移至OFF位置。
6. 將開關(guān)OSV移至ON位置。
7. 此時(shí)設(shè)備已準(zhǔn)備好提供所需的輸出電壓設(shè)定點(diǎn)。
8. 開啟設(shè)備，空載輸出電壓應(yīng)為標(biāo)稱指定值。
9. 通過調(diào)節(jié)電位器OS（R08）可以將輸出電壓設(shè)置為所需值。
10. 注意避免將輸出調(diào)節(jié)過高，以免觸發(fā)過壓保護(hù)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(jìn)行恢復(fù)。
11. 也可以使用數(shù)據(jù)手冊(cè)中的公式，將總OS電阻（R07 + R08）設(shè)置為所需值，然后按上述方式配置開關(guān)。
12. 務(wù)必遵循數(shù)據(jù)手冊(cè)中的功率與輸出電壓曲線，避免設(shè)備過載。

5.2 調(diào)整電流限制

1. 當(dāng)負(fù)載超過額定最大值時(shí)，PRM的內(nèi)部電流限制功能可能會(huì)被激活。某些應(yīng)用可能需要更低的電流限制，此時(shí)可以使用調(diào)整功能。
2. 參考數(shù)據(jù)手冊(cè)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(gè)范圍。
3. 通過將IL開關(guān)從OFF切換到ON來啟用可調(diào)IL模式（可以在設(shè)備通電時(shí)進(jìn)行）。
4. 調(diào)節(jié)IL調(diào)節(jié)電位器可以將電流限制從數(shù)據(jù)手冊(cè)中規(guī)定的工廠預(yù)設(shè)限制降低，但無法將該限制提高到工廠設(shè)置以上。
5. 將IL開關(guān)恢復(fù)到OFF位置可恢復(fù)工廠限制。

5.3 使用SC調(diào)節(jié)輸出電壓

1. 使用OS電阻確定并設(shè)置輸出電壓后，仍可以使用SC控制將輸出電壓調(diào)節(jié)至26V。通過這種方式調(diào)節(jié)輸出比僅通過OS值調(diào)節(jié)輸出提供了更好的調(diào)節(jié)性能。
2. 根據(jù)OS電阻確定的初始輸出電壓，可用的調(diào)節(jié)量可能非常有限。將SC開關(guān)切換到ON位置啟用SC調(diào)節(jié)可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備關(guān)閉。
3. 為避免上述情況，在啟用開關(guān)之前，將SC調(diào)節(jié)電位器R04（100kΩ）設(shè)置為最大值。
4. 數(shù)據(jù)手冊(cè)中有一個(gè)用于計(jì)算調(diào)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(diào)節(jié)電位器R04的總和?？梢允褂帽镜靥峁┑臏y(cè)試點(diǎn)設(shè)置R04，或者在SC開關(guān)ON時(shí)使用SC和SG測(cè)試點(diǎn)設(shè)置總和。

5.4 激活自適應(yīng)環(huán)路調(diào)節(jié)和互連補(bǔ)償CD

1. CD開關(guān)和相關(guān)的固定電阻R05（20Ω）和調(diào)節(jié)電位器R06（20Ω）啟用了PRM的自適應(yīng)環(huán)路調(diào)節(jié)功能，該功能可補(bǔ)償VTM輸出電阻隨負(fù)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(xì)節(jié)將在下一節(jié)中詳細(xì)討論。

六、VTM評(píng)估板與DC - DC轉(zhuǎn)換器芯片組

6.1 VTM評(píng)估板

VTM模塊提供隔離級(jí)和輸出電壓降壓功能。當(dāng)與PRM配對(duì)時(shí)，芯片組形成傳統(tǒng)的DC - DC轉(zhuǎn)換器。有關(guān)VTM評(píng)估板的更多信息，請(qǐng)參考UG:014。

6.2 DC - DC轉(zhuǎn)換器芯片組

PRM和VTM評(píng)估板允許用戶根據(jù)系統(tǒng)的獨(dú)特應(yīng)用需求選擇和配置PRM和VTM。如果只需要標(biāo)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(shí)現(xiàn)負(fù)載調(diào)節(jié)，應(yīng)啟用自適應(yīng)環(huán)路調(diào)節(jié)模式。要激活PRM - AL的此功能，應(yīng)將標(biāo)記為CD的開關(guān)設(shè)置為ON位置，并設(shè)置相應(yīng)的調(diào)節(jié)電位器以補(bǔ)償VTM的ROUT，使VTM輸出電壓在滿載時(shí)得到調(diào)節(jié)。務(wù)必參考數(shù)據(jù)手冊(cè)以獲取適合您需求的電阻值。

為了驗(yàn)證自適應(yīng)環(huán)路調(diào)節(jié)的功能，重復(fù)基線測(cè)試程序 - PRM - CB部分中的步驟2.0至5.0，但此時(shí)輸出連接應(yīng)連接到VTM - CB的輸出端子。同時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備好PRM和VTM的數(shù)據(jù)手冊(cè)，負(fù)載電流指的是VTM的輸出電流額定值。在連接電源和負(fù)載之前，務(wù)必先進(jìn)行連接，以避免對(duì)連接器造成壓力。

七、訂購信息

PRM - AL客戶評(píng)估板通過在相應(yīng)的PRM型號(hào)編號(hào)后添加后綴“ - CB”來指定。

八、注意事項(xiàng)

在使用PRM - AL客戶評(píng)估板時(shí)，務(wù)必仔細(xì)閱讀本設(shè)計(jì)指南手冊(cè)，注意所有注意事項(xiàng)和警告。客戶評(píng)估板僅用于讓您了解Factorized Power Architecture（FPA）的優(yōu)點(diǎn)和特性，并非設(shè)計(jì)用于安裝在最終使用設(shè)備中。在操作過程中，功率器件和周圍結(jié)構(gòu)可以在高溫下安全運(yùn)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(cè)試探頭和接口線時(shí)要小心，避免意外短路和接觸熱表面；測(cè)試電子產(chǎn)品時(shí)始終使用經(jīng)批準(zhǔn)的安全眼鏡，遵循良好的實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐和程序。

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