
Power under pressure: Meeting the military’s surging energy demands
More capability (power) and compatibility are in demand for military power system designers. Learn how the Vicor SOSA Power Supply solves this problem
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作者:Matt Renola,全球航空航太與國防銷售高級總監
用於指示存在來自115/230V 線路的 AC 輸入電壓的訊號。
對產品進行測試,以確定其在飛機及其他飛行器中能否正常工作。 依據 MIL-STD-810 標準。
指電源附近靜止空氣的溫度,即設備所處環境的溫度。
交流電路的功率值,等於電流 RMS(有效值)與電壓 RMS 的乘積,不考慮功率因數。
需要考慮的特定現象所覆蓋的頻率範圍。
所有傳統磚式模組化產品均有一個鋁制安裝基板,Vicor 在此基板上規定了工作溫度,並應將其固定在具有良好導熱性的表面上以實現散熱。
驅動器/升壓器組合中的“子”模組,其中驅動器為“父”模組。 可將多個升壓器與一個驅動器模組並聯以獲得更高的輸出功率。
導致介電絕緣因過大的漏電流或電弧而失效的電壓水准。對於電源而言,擊穿電壓是指輸入端與輸出端及/或機殼之間所能承受的最大交流或直流電壓。
一種 DC-DC 轉換器拓撲(配寘),在電源變壓器上採用包含兩個或四個有源切換組件的橋式配寘。
一種全波整流電路,在橋式配寘中採用四個或更多整流器,用於將交流電流轉換為直流電流。
交流電網電壓的降低,通常由電力公司有意實施,以便在電力需求超過發電量或配電容量時降低功耗。
使新製造的電源(通常在額定負載下)運行一段時間,以促使元件早期失效或其他潜在缺陷暴露出來。
由於電路之間的離散電容或寄生電容,導致訊號在兩個電路之間耦合。
變壓器或電感器繞組中心處的電力連接,通常用於使抽頭兩側的匝數相等。
將模組或交流前端直接安裝在機殼上的配寘方法。
轉換器級封裝。
兩根導線上相對於某個參考點同等存在的雜訊; 通常特指 AC 電源火線與零線相對於地線的雜訊。
一種旨在應對線路、負載、環境溫度的變化及隨時間推移產生的漂移,從而調節輸出電流的電源。
一種旨在應對線路、負載、環境溫度的變化及隨時間推移產生的漂移,從而調節輸出電壓的電源。
閉環系統中的電路,通常包含一個誤差放大器,用於控制系統的運行以實現穩壓。
一種接受直流輸入並生成不同電壓直流輸出的電路,通常通過採用電感和電容濾波元件的高頻切換動作來實現。
商用現成產品或科技術(COTS)指經過包裝或封裝的現成硬體或軟件,可根據採購方需求進行後期適配,而非委託定制或專有解決方案。
交流電路中波形峰值與 RMS 值的數學比值。 峰值因數有時用於描述交流供電線路中的電流應力,因為在傳輸相同功率的情况下,峰值越高,RMS 值及其損耗也越大。 波峰因數提供的資訊與功率因數基本相同,並且在電源技術中正逐漸被功率因數取代。
一個輸出端的負載變化對另一個輸出端的穩壓效能的影響。通常僅適用於非後級穩壓(准穩壓)輸出。
一種過壓保護方式,當檢測到過壓故障時,將電源輸出短接至地,以保護負載。
一種超載保護電路,用於限制電源的最大輸出電流,以保護負載和/或電源本身。
切換模式轉換器的一種控制方法,轉換器使用雙環路控制電路,根據測得的輸出電流和輸出電壓來調整其穩壓脈衝寬度。
一種與輸出電流流量成線性比例的類比電源訊號。
DCM™ 是一種隔離式、穩壓 DC-DC 轉換器。
用於監測直流輸出狀態的訊號。
為提高可靠性而降低某項運行規格。 對於電源而言,通常指降低規定的輸出功率,以便在更高溫度下運行。
電源的預期工作壽命,在此期間電源能够按照公佈的技術規格正常工作。
在兩個導線上相對於公共參考點測得的雜訊,不包括共模雜訊。 量測結果為兩條導線雜訊分量的差值。 電源中通常量測的是直流輸出與直流回流端(return)之間的雜訊。
在預熱期後,當電網線路、負載和工作溫度等其他所有變數保持恒定的情况下,輸出電壓隨時間變化的情况。
獨立配寘或驅動器/升壓器配寘中的控制模組。 驅動模組包含所有控制電路。
交流輸入電壓的下限,低於此限值時電源將開始因輸入不足而無法維持穩壓。 線性電源的跌落電壓主要與電網線路有關,而大多數切換電源的跌落電壓主要與負載有關,與線路關係較小。
輸出負載快速變化時輸出電壓的變化量。
總輸出功率與輸入功率之比,以百分比表示。
一種設計用於為電源輸出端提供負載的電子設備,通常能够進行動態加載,並且常可程式設計或由電腦控制。
電磁兼容性。指符合電磁發射和抗擾度標準的能力。
電磁干擾。 電源或其他電力/電子設備運行過程中產生的有害雜訊。
等效串聯電阻。 與理想電容串聯的電阻值,用以類比真實電容器的效能特性。
一種本質上細微性更細的配電架構,它基於高效的配電原則對 DC-DC 轉換器功能進行分配。理想的配電架構應能高效支持要求苛刻的低電壓、大電流負載。FPA 是一種更高級的電源架構,可顯著改善板載配電系統的效能、可靠性和經濟性。
一種使用輸出 ORing 二極體的並聯運行管道,單個電源(模組)發生故障不會導致供電中斷。 並聯系統的總電流不得超過負載需求,以確保單個單元故障不會導致系統超載。
場效應電晶體。 一種多(數載流)子壓控型電晶體。
電源的一種輸出,該輸出未連接或未參考任何其他輸出,通常表示完全電力隔離。 懸浮輸出通常可用作正輸出或負輸出。 非懸浮輸出共亯一個公共回流線路,因此彼此之間存在直流參考關係。
一種保護電路類型,其輸出電流隨著超載程度的新增而减小。 當負載接近短路狀態時,輸出電流達到最小值。
一種切換電源,其能量在初級切換器件“導通”期間從輸入端傳輸到輸出端。
模組的 GATE IN 引脚可用於開啟或關閉模組。當 GATE IN 被拉低時,模組關閉。 當 GATE IN 懸空(開集電極)時,模組開啟。 GATE IN 引脚的開路電壓低於 10V(參考點為 –VIN)。 運行驅動器/升壓器配寘時,必須連接 GATE OUT 與 GATE IN 引脚。
GATE OUT 引脚是轉換器的時鐘脈衝,用於將升壓器模組與驅動器模組同步,以構建高功率陣列。
與地或連接至地的某些其他導體的電力連接。有時“地”一詞被用來替代“公共端”,但除非該連接也確實接地,否則這種用法是不正確的。
由於兩個或多個電路共享一個公共電力接地而意外引起的循環環路。
一種本質上是正弦的波形,但由疊加在另一個波形上的一部分正弦波組成。 典型離線電源的輸入電流波形呈半正弦波形。
與串聯調整穩壓器配合使用,指輸入電壓與輸出電壓之間的差值。
一種高熱容介質,可以無限吸收(散失)熱量而溫度變化可忽略不計。 Vicor 模組不一定需要散熱器,其使用在很大程度上取決於具體的應用、功率和環境溫度。
輸入引脚上的最大穩態輸入電壓。
高電位(High Potential)的縮寫,通常指用於測試介電耐壓能力的高電壓,以滿足監管機构的電氣安全要求。
一種電容器,其儲存的能量用於在輸入電壓斷切換的一段時間內維持輸出電壓。
交流輸入失效後,電源仍能維持穩壓運行的時間長度。 線性電源由於存儲在低壓次級側輸出電容器中的能量有限,保持時間非常短。 切換電源因高壓初級側儲能電容較大,保持時間較長。
在系統通電狀態下插入或拔出電源。
指定頻率下電壓與電流的比值。
由另一個電路產生的變化磁場而在電路中生成的雜訊。
安裝在電源輸入端內部或外部的低通或帶阻濾波器,用於减少饋入電源的雜訊。
交流電源接通瞬間流入電源的峰值電流。 由於輸入濾波電容的充電作用,該峰值可能遠高於穩態輸入電流。
一種在電源開啟時限制浪湧電流大小的電路。
指兩個電路在直流電位方面完全電力分離,並且在交流電位方面也幾乎總是分離。 在電源領域,隔離指通過變壓器實現輸入與輸出之間的電力分離。
可以施加於電源輸入與輸出和/或機殼之間的最大交流或直流測試電壓。 通常,根據 EN60950 等監管機构標準,此電壓施加時間有限制。
指在交流供電線與地之間流動的電流。 該術語不一定表示故障狀態。 在電源領域,漏電流通常指通過交流線路和地之間的 EMC 濾波電容(Y 電容)流動的 60Hz 電流。
一種穩壓技術,將耗能的有源器件(如電晶體)串聯在電源輸出端以調節輸出電壓。
當交流輸入電壓從規定的最小值升高到最大值時,輸出電壓的變化。
提供給電源的正弦波電壓,通常以電壓 RMS 值表示。
輸出負載變化時,輸出電壓的變化量。
使用電源的電壓輸出端作為電壓調節的感測點。
在所有其他因素保持恒定時,電源輸出電壓隨時間變化的情况。 該穩定性以百分比表示,會隨著元件老化而發生變化。
能够施加在轉換器的 +IN 和 –IN 引脚之間並仍能維持輸出穩壓的最小穩態電壓。
市政交流配電線路。
將電源輸出電壓從其標稱設定值向上或向下調整,以驗證系統在供電電壓方面的效能餘量。 這通常通過系統生成的控制訊號以電力方法完成。
一種行業標準,規定工作溫度可低至 –55°C。
用於軍事環境的設備必須滿足的軍用標準。
一項美國軍用標準,描述了如何對設備進行電磁相兼容性測試。
美國軍用標準,定義了軍用飛機與其設備及外掛物之間的標準化電源介面,涵蓋了交流和直流系統的電壓、頻率、相位、功率因數、紋波、最大電流、電力雜訊以及异常情况(過壓和欠壓)等內容。
美國軍用標準,定義了所有軍用地面車輛共有的標稱 28VDC 電壓特性,特別是在直接連接到相關配電網路的電子/電力組件輸入電源端子處的特性。 MIL-STD-1275 標準建立了軍用車輛平臺之間的一致性框架。 設計首長機构負責確保施加到設備輸入電源端子的 28VDC 符合 MIL-STD-1275 要求。 此標準不涉及電源或電源系統,而是側重於用電設備和要求的運行條件。
獲美國海軍海上系統司令部(NAVSEA)準予使用,並可供國防部所有部門和機构使用的美國軍用標準。MIL-STD-1399 標準旨在定義艦載用戶設備在使用艦載交流電源時所需遵循的標準介面要求與設計約束。
MTBF 是指定總體中有 63% 的產品不再符合規格的時間點。 該時間可以通過計算或演示確定。 通常依據 MIL-STD-217 Rev. E 標準進行計算。演示的可靠性通常通過溫度加速壽命試驗確定,並且通常大於計算出的 MTBF。
輸入電壓範圍的中間值。
通常、平均、正常或預期的運行條件。 該標稱值可能與實際測量值不完全相同。
一種從交流線路獲取輸入功率的電源,在整流和濾波之前不使用 50/60Hz 電源變壓器,故稱為“離線”電源。
設備在符合技術規格的前提下可運行的溫度範圍。
一種在直流隔離邊界上傳輸訊號的電光器件。
在故障條件下用於隔離多個電源的二極體。
用於降低切換電源雜訊和紋波的濾波器。
一種電源狀態訊號,訓示輸出電壓處於特定容差範圍內。 若輸出電壓過高或過低,該訊號將被關閉。
輸出電壓變化量與負載電流變化量的比值。
可能出現在電源直流輸出上的交流成分。 開關模式電源的輸出雜訊通常包含兩個分量:轉換器切換頻率處的低頻分量,以及由轉換器切換轉換的快速邊沿引起的高頻分量。 雜訊應始終使用帶有極短接地引線的示波器探頭,在輸出端子處直接進行量測。
電源在仍能保持安全認證機构準予的前提下所能提供的最大輸出功率(組織:瓦)。
參見設定點精度(setpoint accuracy)。
一種電源保護電路,用於在超載條件下限制輸出電流。
由於開啟或關閉電源,或突然改變線路或負載條件引起的、超過電壓精度規格上限的瞬態輸出電壓變化。
一種 TTL(電晶體-電晶體邏輯)兼容訊號,訓示電源內部存在過溫狀態。
一種在輸出過壓情况下可關閉電源或將輸出短接至地(Crowbar)以保護系統的電路。
將兩個或多個電源的輸出連接在一起,以獲得更高的輸出電流。 這需要專為負載分擔設計的電源。
週期性和隨機性偏差。 指電源直流輸出端所有紋波和雜訊分量之和,無論其性質或來源如何。
電源在不造成立即損壞的情况下所能產生的絕對最大輸出功率。 峰值功率能力通常遠高於連續輸出功率能力,但其平均功率不應超過額定規格。
切換電源或 DC-DC 轉換器輸入端常用的一種濾波器,用於减小反射紋波電流。 該濾波器通常由兩個並聯電容及其之間的電感組成。
電源輔助輸出上的次級穩壓電路,用於為該輸出提供穩壓。
一種電源介面訊號,用於警告輸入電壓將無法再維持滿功率穩壓輸出。
交流電路中有功功率與視在功率的比值。 在電源轉換技術中,功率因數用於描述電源的交流輸入電流特性。
從電源中汲取的少量電流,用以穩定其運行。
隔離電源的輸入部分,連接到交流電網,囙此存在危險電壓電平。
對 Vicor 產品進行環境和接受度測試的評級結果。
一種切換電源轉換技術,通過調製占空比的導通時間(或寬度)來控制功率傳輸,從而調節電源輸出。
一種利用中心抽頭變壓器和兩個功率開關的切換模式電源拓撲。 這兩個切換交替導通與關斷。
對輔助輸出的穩壓,通過主輸出的穩壓來實現。 利用與所需輔助輸出電壓相匹配的變壓器匝比,並結合主控制環路閉合的輸出進行調節。 准穩壓輸出受轉換器中二階效應的顯著影響。
電源在指定環境溫度下所能提供的最大負載電流。
存在於電源輸入端的 RMS 或峰-峰值交流電流,由轉換器的切換頻率產生。
電源在輸入電壓和/或負載變化條件下,將輸出電壓維持在規定容差範圍內的能力。
輸出電壓允許的總誤差範圍。 這包括線路、負載、溫度和時間等因素對穩壓效能的綜合影響。
CSA:加拿大標準協會; FCC:美國聯邦通信委員會; FTZ:德國電信技術總局; TÜV:德國技術監督協會; U.L.:美國保險商實驗室; VDE:德國電力工程師協會。
一種電源介面訊號(通常與 TTL 兼容),用於命令電源關閉一路或所有輸出。
使電源可以遠程開啟或關閉。 通常通過開路或 TTL 邏輯“1”來開啟電源,通過開關閉合或 TTL 邏輯“0”來關閉電源。
與電源輸出電纜並聯連接的導線,使電源能够檢測負載處的實際電壓,以補償輸出電纜和/或隔離器件中的電壓降。
電源輸出公共端子的指定名稱,用於承載輸出的回流電流。
一種保護電路,用於防止在輸入或輸出端施加反向電壓時電源受到損壞。
射頻干擾。電源或其他電力/電子設備在運行過程中產生的不需要的雜訊。在電源技術中,RFI 通常與 EMC 含義相同。
電源直流輸出端交流分量的幅度,通常以毫伏峰-峰值或 RMS 表示。對於線性電源,紋波頻率通常為交流電網頻率。 對於切換電源,該頻率通常為轉換器級的開關頻率。
一種連接到地的導電路徑,用於在發生設備故障或事故時分流可能出現的危險電流,以保護人員免受電擊傷害。
隔離電源的輸出部分,與交流電網隔離,專門設計用於確保可能帶電作業系統的人員的安全。
安全特低電壓的縮寫,監管機构通常將其定義為人體可接觸而不會導致傷害的最高電壓。 通常具體定義為 30VAC 或 42.4VDC。
實際輸出電壓與規定輸出電壓之比。
一種用於確定多路輸出電源各輸出通道的啟動順序的技術。
一種在電源首次開啟時逐漸啟動電源電路的技術。 該科技通常用於提供逐漸上升的輸出電壓並限制浪湧電流。
指為電源饋送輸入功率的交流電網中存在較大阻抗的情况。 隨著負載新增,電源輸入電壓顯著下降。
電源被控制輸入(遠程關閉)關閉或在空載條件下消耗的輸入電流。
指為電源饋送輸入功率的交流電網中沒有顯著阻抗的情况。 電源的輸入電壓不隨負載發生明顯變化。
切換電源中直流電壓接通和斷開的頻率。
環境溫度每變化 1°C 時,輸出電壓的平均變化量,以百分比表示。 通常針對預定溫度範圍進行規定。
隨著溫度升高而降低電源的輸出功率,以維持可靠運行。
一種相變資料(ThermMate),用作轉換器與散熱器或機殼之間的熱介面資料。
一種電源保護電路,當內部溫度過高時關閉電源。
轉換器的設計類型,反映開關電晶體的配寘、變壓器的使用管道以及濾波類型。 常見拓撲包括反激式、正激式、半橋式、全橋式、諧振式和零電流切換等。
多路輸出電源的一種特性,指由線路、負載和/或溫度引起的某路輸出電壓的任何變化,均與伴隨輸出的類似變化成比例。
在線路或負載條件發生階躍變化後,輸出電壓恢復到規定精度限值內所需的時間。
交流電路中實際消耗的功率。 與視在功率相比,有功功率不包含可能存在的無功功率分量。
標稱電壓幅值相等但極性相反的兩路輸出電壓之間的幅值差异,以百分比表示。
開關轉換器校正輸出電壓變化的一種閉環控制方法。
從電源開啟至 25°C、滿載和標稱線路條件下達到熱平衡的時間段內,電源輸出電壓的初始變化。
電源從初始開啟到其性能指標符合規格要求所需的時間。
連接在供電線路之間、用於抑制差模干擾的電容器。
電源轉換模組通常需要從線路到機殼(地)之間的旁路電容器,以分流共模雜訊電流並將其限制在轉換器本地。 當轉換器由整流後的交流電網電壓供電時,旁路電容器失效可能導致過大的漏電流流向設備機殼,從而造成接地故障和觸電危險。因此推薦使用一種特殊類別的電容器,即 Y 電容。 這些電容器的電介質具有獨特的“自愈”特性,有助於防止過量漏電。
在零電流時導通和關斷切換器件,從而實現基本無損耗的切換過程。零電流開關拓撲使 Vicor 轉換器能够以高達 1MHz 的頻率工作,效率高於 80%,功率密度高於傳統拓撲。
該技術可顯著降低由於開關 MOSFET 結電容放電和二極體反向恢復造成的開關損耗和 dV/dt 雜訊,使切換模式轉換器能够在更高頻率下工作。
Matt Renola 是 Vicor 航空航太、國防和衛星業務部全球業務發展高級總監。 Matt 在 Vicor 工作了 15 年,負責管理 Vicor 所有重要垂直市場的 Vicor 銷售團隊和全球客戶。 他擁有 30 多年的技術銷售和營銷經驗,也曾為那些重要的原始設備製造商工作過:Artesyn Technologies、艾默生網路能源和 Vishay Intertechnology。 他擁有波士頓學院的本科學位和賓夕法尼亞大學的碩士學位。
Matt Renola, 全球航空航太和國防銷售高級總監
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