探索PRM - AL客户评估板：Factorized Power Architecture的实践指南

作为电子工程师，我们不断探索更高效、更先进的电源架构。Factorized Power Architecture（FPA）就是这样一种创新的电源架构，它为分布式电源带来了全新的方法。今天，我们就来深入了解一下基于FPA的PRM - AL客户评估板。

文件下载：MPRD48NH480M250A00.pdf

1. FPA架构概述

FPA架构将DC - DC电源转换分解为隔离和变换、输出电压控制和调节两个基本功能，并按顺序排列这些功能，从而最大限度地提高电源系统的性能和成本效益。PRM（预稳压模块）作为非隔离调节器，控制提供给VTM（电压变换模块）的Factorized Bus电压，以实现线路和负载调节；VTM则将隔离电流倍增和电压分压直接置于负载点（PoL）。

这种架构有诸多优势，比如Factorized Bus电压可以相对较高，使用较窄的铜迹线就能最大限度地减少配电损耗，而且PRM可以安装在方便的位置，既可以与VTM相邻，也可以远离VTM。VTM速度极快且安静，电压分压比高达32，能够在低至0.8V DC或更高的稳压输出电压下，从每个完整的VI Chip®封装中高效提供高达100A的电流。

2. PRM - CB板功能剖析

2.1 输入输出设计

PRM - CB板的源电压输入点设计用于适配#10硬件和Panduit环形接线片，在施加电源前一定要确保极性正确。输出电压点同样设计用于适配#10硬件和Panduit环形接线片，输出连接器（J01）用于与VTM - CB配合，提供Vout和VC。

2.2 控制与调节

辅助控制（H01）提供了PR、IL、TM、PC和VH的接入点。通过一系列开关和电位器，可以对PRM的输出进行多种调节。例如，通过切换PC开关到ON位置可以抑制PRM输出；切换IL开关到ON位置可以通过调节相应的IL电位器实现可调电流限制；切换SC开关到ON位置可以通过调节相应的SC电位器从由OS电阻确定的设定点向下调节输出电压，但要注意可能会将输出调得过低导致输出关闭。

2.3 模式切换

CD开关用于将PRM从本地环路调节模式切换到自适应环路调节模式（与VTM - CB配合使用），调节相应的CD电位器可以改变环路增益，以补偿不同的OS设置和/或互连电阻损耗。OSV和OSF开关用于设置PRM的输出设定点，OSV开关打开时需要OSF开关关闭，这样可以在数据手册规定的范围内改变PRM输出设定点；OSF开关打开时将PRM输出设置为数据手册上指示的标称值。

3. 推荐硬件与初始设置

3.1 推荐硬件

推荐使用的硬件包括4个Panduit LCAS6 - 10 - L环形接线片，以及Kit #26647，其中包含4个#10平垫圈、4个#10锁紧垫圈和4个#10六角螺母，除环形接线片外，所有硬件均为不锈钢材质。

3.2 初始设置

在测试安装在板上的PRM时，需要按照丝印图配置开关组，将开关组置于该状态会在PRM的OS和SG之间连接一个固定电阻，将PRM的输出电压设置为其数据手册上指示的标称值。如果在测试前未正确配置开关组，可能会导致输出不正常或无输出。

4. 基线测试流程

4.1 推荐设备

进行测试需要准备0 - 100V、500W的直流电源、脉冲能力的0 - 100V、最小100A的直流电子负载、数字万用表（DMM）、示波器、合适尺寸的互连电缆、紧固硬件、风扇（如果PRM要长时间运行或在高温环境下运行，建议安装散热片）、安全眼镜以及所需PRM的数据手册。

4.2 连接步骤

将电源的+OUT引线连接到客户评估板的+IN端子，-OUT引线连接到 - IN端子，应使用高质量、低噪声的电源。将评估板的+OUT与负载的+IN连接，-OUT与 - IN连接，连接应使用短的粗导线。

4.3 测试顺序

测试前要确保直流电源设置为0V，开关组配置正确。打开直流电源，将直流负载设置为恒流模式且电流为0A后再打开负载。连接示波器到测试点监测输出电压，避免产生接地环路，建议分别测量输出电压和输入电压。逐步提高直流输入电压到数据手册上的标称值，验证空载运行时输出电压应在数据手册规定的公差范围内保持恒定。然后缓慢增加负载电流到满载，监测输出电压应在PRM数据手册规定的范围内。最后，将负载电流返回0A，分别降低和升高输入电压到低线和高线，重复增加负载电流的步骤。

5. 输出参数调整

5.1 输出电压设定点调整

调整输出电压设定点前要先断开电源，使用DMM测量SG和标记为OS的焊盘之间的电阻，调整R08使电阻读数约为200Ω，加上固定电阻R07后总电阻约为2.3kΩ。将OSF开关移到OFF位置，OSV开关移到ON位置，开启设备后空载输出电压应为标称值，通过调节OS电位器（R08）可以将输出电压设置为所需值，但要注意避免将输出调节过高触发过压保护电路。

5.2 电流限制调整

当负载超过额定最大值时，PRM的内部电流限制功能会启动。某些应用可能需要更低的电流限制，可以通过将IL开关从OFF切换到ON来启用可调IL模式，调节IL电位器可以从数据手册规定的工厂预设限制降低电流限制，但不能超过工厂设置。将IL开关返回OFF位置可恢复工厂限制。

5.3 输出电压微调

使用SC控制可以在通过OS电阻确定并设置输出电压后，将输出电压微调至26V。在启用SC开关前，应将SC电位器R04设置为最大值，以避免输出关闭。数据手册中有计算微调输出电压所需电阻值的公式。

5.4 自适应环路调节激活

CD开关和相关的固定电阻R05（20Ω）和电位器R06（20Ω）启用PRM的自适应环路调节功能，该功能用于补偿VTM输出电阻随负载电流增加而引起的电压降。要激活此功能，需将CD开关设置为ON位置，并设置相应的电位器以补偿VTM的ROUT，确保VTM输出电压在满载时得到调节。

6. VTM评估板与DC - DC转换器芯片组

VTM模块提供隔离阶段和输出电压降压功能，与PRM配对后形成传统的DC - DC转换器。要了解更多关于VTM评估板的信息，请参考UG:014。PRM和VTM评估板允许用户根据系统的独特应用需求选择和配置PRM和VTM。为了在VTM输出端实现负载调节，应启用自适应环路调节模式，通过将CD开关设置为ON位置来激活PRM - AL的此功能。

在验证自适应环路调节功能时，重复PRM - CB基线测试流程的2.0到5.0步骤，但输出连接应连接到VTM - CB输出端子，同时要参考PRM和VTM的数据手册。PRM自适应环路可以在没有检测线的情况下调节VTM的输出，通过PRM - CB板上的J02可以监测Factorized Bus电压（VF）随负载电流的变化。

7. 订购信息与注意事项

PRM - AL客户评估板通过在适当的PRM型号编号后添加后缀“ - CB”来指定。同时，文档中提供的信息按“原样”提供，没有任何明示或暗示的保证，Vicor对使用这些信息的后果不承担责任。Vicor产品不设计、授权或保证用于生命支持、生命关键或安全关键系统或设备，使用时需自行承担风险。

总之，PRM - AL客户评估板为我们提供了一个很好的平台来探索和应用Factorized Power Architecture。通过本文的介绍，相信大家对该评估板的功能、测试和调整有了更深入的了解。在实际应用中，大家可以根据具体需求进行进一步的探索和优化。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎留言分享。