深度剖析 D1U-W-2000-48-Hx 系列 AC/DC 前端电源

在电子设备的设计中，电源供应是至关重要的一环。今天，我们就来详细探讨一下 Murata 公司的 D1U-W-2000-48-Hx 系列 AC/DC 前端电源，看看它有哪些特性和优势，能为我们的设计带来怎样的便利。

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产品概述

D1U-W-2000 是一款 2000 瓦、具备功率因数校正（PFC）功能的前端电源，专为热插拔冗余系统设计。其主输出为 48V，还有 12V、5V 或 3.3V 的备用输出。采用 1U 低外形封装，能为服务器、工作站、存储系统或任何需要高功率密度的 48V 分布式电源架构系统提供可靠的大容量电源。该电源的高效电气和热设计，搭配内部冷却风扇，可确保可靠的运行条件，还能从过热故障中自动恢复。通过前面板 LED、逻辑信号和 I2C 管理接口提供状态信息。三个单元可封装在一个 19" 1U 电源架中，提供高达 6.0kW 的功率。

输入特性

电压与频率

该电源的输入电压工作范围为 90 - 264Vac，输入频率范围是 47 - 63Hz，能适应不同地区的电网条件。开机输入电压斜坡上升为 78.5 - 86.5Vac，关机输入电压斜坡下降为 70.5 - 78Vac。

电流与功率因数

最大输入电流在低线交流 90Vac 时为 15Arms，高线交流 180Vac 时为 10Arms。冷启动 0 - 1msec 时的浪涌电流为 90Apk。当输出负载 >90% 时，功率因数达 95%；输出负载 >50% 时，功率因数为 75%。

输出电压特性

48V 输出

电压设定点精度为 48Vdc，线路和负载调节范围是 46.54 - 49.44V，20MHz 带宽下的纹波电压和噪声为 480mV p-p，输出电流为 41.3A，负载电容为 10000µF。

备用输出

3.3Vsb、5Vsb 和 12Vsb 备用输出也有各自的特性，如 3.3Vsb 电压设定点精度为 3.3Vdc，线路和负载调节范围是 3.2 - 3.4V，20MHz 带宽下的纹波电压和噪声为 50mV p-p，工作范围是 0 - 4.5A，负载电容为 1530µF。

产品特性

功率与尺寸

该系列电源在 220Vac 时输出功率为 2000W，110Vac 时为 1200W。采用 1U 尺寸，规格为 4.75"x12.00"x1.61"，功率密度达 21.9 瓦每立方英寸。

冗余与共享

具备 N + 1 冗余能力，包括热插拔功能。主输出支持有源电流共享，能提高系统的可靠性和稳定性。

保护与监控

拥有过压、过流、过温保护功能，内部配备冷却风扇。还具备 I²C 总线接口和状态指示灯，方便用户监控电源状态。

输出特性

远程感测与效率

远程感测为 240mV，220Vac 时效率达 90.6%。

启动与响应

输出上升单调性要求所有输出过冲小于 10%，上升期间 10% - 95% 无负电压。启动时间在交流斜坡上升时为 1.5s，PS_On 激活时间为 150ms。瞬态响应方面，48V 在 1A/μs、50% 负载阶跃时为 ±2700mV，3.3Vsb 为 ±165mV，5Vsb 为 ±250mV，12Vsb 为 ±600mV。

电流共享与保持时间

电流共享精度（最多 6 个并联）在 100% 负载时为 ±10%。热插拔瞬态要求所有输出在规定范围内，保持时间在最大负载、标称输入电压时为 17ms。

一般特性

环境条件

存储温度范围为 -40 - 70°C（非冷凝），工作温度范围为 0 - 50°C，工作湿度为 10 - 90%（非冷凝），存储湿度为 5 - 90%。

可靠性与安全性

抗冲击能力为 30G（非工作状态），正弦振动为 0.5G、5 - 500Hz（工作状态）。MTBF 按 Bellcore 在 Ta = 30°C 计算为 200Khrs，实际验证也为 200Khrs。声学指标符合 IS07779 - 1999，最大为 60dB LpAm。通过了 c - CSA - us、TUV 等安全认证，输入配备内部 20A/250V 快速熔断保险丝，材料可燃性符合 UL 94V - 0 标准。

开关频率与重量

升压 PFC 转换器开关频率为 90KHz，主输出转换器为 165KHz，备用输出转换器为 200KHz，电源重量为 2.1kg。

保护特性

过温保护

过温自动重启温度范围为 55 - 65°C。

过压过流保护

48V、12Vsb、3.3Vsb 和 5Vsb 输出都有过压和过流保护，采用锁存方式。

隔离特性

绝缘测试电压

输入到输出的加强绝缘安全等级测试电压为 3000Vrms，输入到机箱的基本绝缘为 1500Vrms。

材料与接地

材料可燃性符合 UL 94V - 0 标准，主输出返回和备用输出返回内部连接，返回与电源机箱之间连接有 100kΩ 电阻和 100nF 电容并联，主输出返回应连接到系统机箱。

控制信号

LED 状态指示

通过不同颜色的 LED 闪烁表示电源的不同状态，如闪烁黄色表示无交流输入或电源故障，闪烁绿色表示主输出缺失，绿色表示电源正常。

其他信号

还包括 PS - ON、PGOOD、ACOK、PS_BAD、FANFAIL、OT 警告与关机、AC 范围等状态信号，以及 48V 输出的 8 位缩放输出电压和电流、风扇监控等。

排放与抗扰度

该电源符合多项电磁兼容性标准，如谐波符合 IEC/EN 61000 - 3 - 2，电压波动和闪烁符合 IEC/EN 61000 - 3 - 3，传导发射和辐射发射符合 FCC 47 CFR Parts 15/CISPR 22/EN55022（Class A，6dB 裕量），还具备 ESD、电磁场、电气快速瞬变/脉冲、浪涌、射频传导抗扰度、磁抗扰度、电压暂降和中断等方面的抗扰能力。

输出连接器与信号规格

连接器型号

DC 和信号连接器可选用 Tyco Part # 1 - 6450332 - 7 或 FCI PowerBlade # 51732 - 028。

引脚分配

详细规定了各个引脚的信号名称、描述、高低电平及最大电流等信息，方便用户进行连接和使用。

大家在实际设计中，是否遇到过类似电源在不同应用场景下的适配问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。