通信專業的我,第一次接觸電源的概念是在研究生階段,當時接手一個采集測控類項目,板卡上的電源設計有一些問題,需要我去解決,但之前對電源絲毫沒有概念的我甚至不知道板上的電源為什么會被稱之為“電源”。因為在過去的印象中,電池,適配器那種才能叫電源,后來慢慢才明白,電子產品中的電源和生活中的電源還是有一些區別的,電子產品中特別是板上的電源,嚴格來說應該是二次(或三次)電源,或者稱為功率變換裝置。所以我想來想去還是把我目前所了解的電源系統總體架構作為第一篇文章吧,后續有機會再詳細的就我了解的電源產品設計、測試以及方案做一個更深入的介紹,作為一個菜鳥工程師和大家一起學習,共同進步!
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目錄:
- 淺談電源系統的架構
- 電源系統架構之計算機篇
- 電源系統架構之5G篇
- 電源系統架構之汽車篇
- 電源系統架構之保護開關篇
從電廠發出來的電大概有10KV左右,為了降低傳輸過程中的損耗,就要提高電壓降低電流,經過升壓到達幾十萬伏,然后由高壓線傳輸,到達市郊后,由變電站、配電站等逐級降壓,最終以220V/380V的低壓市電提供給民用(220V)或工業用電(380V)。
圖1. 電能傳輸路徑
而這里的220V也就是我們通常所說的AC交流電了,一般的電源工程師從這里開始關注電源設計。所以通常也把220V轉48V、24V、12V等的電源模塊稱為AC-DC一次電源,比如經常見到的手機充電器、筆記本適配器、服務器/PC上的SSI/ATX標準電源等。而我們終端設備內部的負載一般是以集成電路芯片為主,如CPU、MCU及各類接口芯片。這些芯片的供電電壓通常在5V以下,精準度要求很高,目前趨勢也向低壓大電流靠攏,因此還需要額外的功率變換裝置將一次電源的輸出降壓至芯片所需的供電,這就用到了我們熟悉的DCDC也就是二次電源。
圖2. IT設備電源系統架構
上圖中列出的是一個典型的通信電源供電架構,略有不同的是在AC-DC和DCDC之間還多加入一個中間級。這是因為通信系統需兼容直流48V電池供電,那么考慮到成本、效率、安規、防護等級等要求,在中間增加了中間級轉換(通常采用隔離方式)。最后再通過第三級DCDC為負載提供精確,穩定、可靠的供電,第三級DCDC有時也被稱為VRM/POL電源。需要特別說明的是,電源的系統架構會隨著行業不同,應用場景不同而有所不同,并不是千篇一律。比如之前服務器數據中心配電是AC到12V,然后12V進機架,現在也有向48V機架系統過度的趨勢。相比12V供電,48V配電的效率更高,而且系統架構由于省去了UPS,成本將更低。
圖3. 48V直接供電方案
以上著重就目前我們經常接觸到的通信、計算機等電子設備的供電架構做了簡單介紹,當然除此之外還有很多領域有著其獨特的供電方式,比如DC-AC(逆變器),AC-AC(變頻器)等因為本人沒有更多接觸,所以就不贅述了。書山有路勤為徑,學海無涯苦作舟,我是知識的搬運工哈哈~