中兴ZXDU68T601-48V通信直流电源
据资料显示,1999年全球开关电源的市场规模从1992年的84亿美元猛增到166亿美元,平均年增长率近10%。模块电源作为开关电源的一个分支,包括DC/DC变换器和DC/AC变换器(铃流模块),它在通信、汽车、电力控制等领域中占有重要的地位。据预测,模块电源全球市场的规模将由1999年的30亿美元增加到2004年的50亿美元,市场前景看好。在中国,模块电源主要应用于通信领域,国内很多厂家推出了自己的模块电源产品,但产品的技术含量不高,尤其是在中大功率的场合,模块电源体积大、效率低,无法适应通信事业的迅猛发展。
中兴ZXDU68T601介绍
中兴通讯1995年开始从事通信电源的研究与开发,在对AC/DC各种系列整流器进行深入研制并进行大批量生产的对DC/DC、DC/AC二次模块电源也开展了积极的研制工作。目前,秉承中兴电源产品“高技术保证高可靠性”原则的中兴模块电源采用国际领先的电力电子技术和先进的SMT制造工艺,已经具备了高效率、高功率密度和高可靠性等特点。
1.高效。采用铝基板工艺和表面安装技术,模块的高功率密度Zui大可达55W/in3;采用有源钳位正激变换和输出同步整流技术,模块的效率高达90%。
2.可靠。采用输入过欠压保护、输出短路保护、输出过压保护、过温保护等多种可靠性设计,器件降额设计充分,MTBF可大于20×105小时。
3.便捷。采用工业标准化管脚,与国际知名电源模块产品管脚完全兼容,适用于通信、电力控制及分布式供电系统等设备;可根据用户特别需求进行特殊设计,并提供专业水准的应用指导。
产品系列介绍
在长期的开发研制过程中,中兴模块电源逐步形成了丰富的产品系列,模块功率范围覆盖1.5W~150W,可以向用户提供3大类15个系列近200种产品。目前产品主要分为通用系列、高效大功率密度系列和铃流模块三大类。
通用系列
通用系列模块电源主要包括1.5W、3W、5W、12W(含10W)和25W等五个功率系列,该系列模块电源基本采用单端反激电路,各项性能指标符合邮电部相关标准,并具有短路保护等功能。通用系列模块电源采用帽型封装,空气自然冷却,不带散热器。1.5W、3W、5W模块电源的外壳采用高温塑料注塑成型,起绝缘作用,外形尺寸(mm):33×21.6×11.5。12W(10W)、25W模块电源外壳采用铝板成型,12W模块的外形尺寸:50.6×26.5×9.5。25W模块电源在壳体侧壁开孔,塑料压盖,外形尺寸:70×50×12.7。通用系列的模块电源输入电压有:5V、12V、24V和48V,输出电压有3.3V、5V、12V、±12V、15V、± 15V和48V等。
中兴ZXDU68T601特性
2.高效大功率密度系列
高效大功率密度系列的模块电源主要指25W以上系列,包括25W、33W、50W、66W、75W、100W和150W等功率系列,其中包括25W高功率密度系列。该系列电路拓扑形式基本采用单端正激电路。高效大功率系列模块电源主电路为有源钳位正激变换,输出采用同步整流,具备输入欠压、短路、过温、输出过压保护,效率高达90%。由于耗散功率大,一般需要外带散热器。高功率密度系列模块电源和通用型模块电源相比,模块体积小,具备过热、短路保护等功能,效率不低于82%,采用帽型封装,可以不带散热器,外壳为铝板成型,外形尺寸:51.5×51.5×12.7。高效大功率系列产品的输入电压有24V和48V两种,输出电压有3.3V和5V。
铃流模块
中兴铃流模块包括三种系列:5W、15W和30W,为减小铃流模块的体积,均采用高频逆变的方式得到所需的输出交流电压。5W铃流模块的输出频率可以在16.7、20、25和50Hz间选择。15W、30W铃流模块输出频率固定为25Hz,具备远端遥控,输入过欠压,短路保护等功能。铃流模块在壳体侧壁开孔,塑料压盖。外形尺寸:100×100×12.7。铃流模块的输入电压有24V和48V两种。
中兴ZXDU68T601产品技术介绍
模块电源作为整个系统的Zui终供电设备,一般都直接安装在通信数字电路板上面或附近,要求其工作时不能影响整个系统的正常运行,要求体积小、重量轻、效率高、噪声低和可靠性高。对于中大功率的模块电源,以上需求尤其突出。
通过持续跟踪电力电子技术发展的Zui新动态,对关键技术进行深入分析研究,并结合长期电源产品研制所积累的丰富经验,在中兴模块电源的研制和生产中掌握和运用了如下领先技术。
1.有源箝位技术
该技术通过特别设计的箝位电容、开关管寄生电容和变压器原边漏感之间形成的谐振,使主功率开关管实现零电压(ZVS)开通,在主开关管关断期间,又可将主开关管承受的电压箝位在一定水平,从而减小了主功率开关管的电压应力,减小了EMI干扰。应用于正激变换电路中的有源钳位技术,还可以实现磁通的自动复位,从而提高变压器的磁通利用率。由于采用有源钳位技术,实现了主开关管的零电压开通,可以选用低耐压的功率管,减少了开关的导通电阻Ron,与其它电源厂家采用无源钳位电路的模块相比,中兴大功率模块电源的整机效率可以提高4~6%。
2.同步整流技术
由于超大规模集成电路的尺寸不断减小,功耗不断降低,所要求的电源电压也在不断下降。在大功率模块电源中我们采用同步整流管(SR管)取代原有的肖特基整流二极管进行输出整流。同步整流管即低压功率场效应管,导通时的正向压降很小,如15A时仅有0.1V,它比采用肖特基二极管的正向压降可减小到1/2~1/3,从而大大提高了效率。结合有源钳位技术的使用,采用同步整流技术的中兴大功率模块电源的整机效率高达90%。
3.铝基板技术
被釉铝基板,简称铝基板,它的基片是铝板,在基板上衍生有一层绝缘三氧化二铝或聚酰亚胺、环氧树脂等聚合物,再敷上铜箔。在敷铜面蚀刻出电路导线图形就生产出成型的铝基板。被釉铝基板的Zui大优点就是热阻低,散热性能好,非常有利于模块内部功率器件的散热,是目前制作大功率模块的极好材料。和印制电路板一样,铝基板敷铜导线体电阻小,本身耗散功率小,与厚膜工艺相比,在具有近似散热性能的前提下,有成本低,抗震性能好,外形美观,可省去封装的特点。目前采用铝基板技术已成为中兴大功率模块设计的重要手段。
前景展望
有些通信产品目前依然沿用集中式供电系统,但随着分布式供电系统优势的日益明显和市场压力的增大,国内模块电源的用量将会迅速增长。我们认为,未来模块电源的发展趋势将会呈现以下特点:
高功率、低压输出(3.3V)的需求越来越大。非隔离式DC-DC变换器比隔离式增长速度更快。分布式电源比集中式电源发展快,但集中式供电系统仍将存在。非标准设计的DC-DC变换器所占的比重将更大。
根据这些特点,中兴模块电源将在确保模块电源各项性能指标的前提下,在设计时充分考虑用户的需求,保持其通用性,并在实际应用中不断完善。