探索PRM - AL客户评估板：开启分布式电源新体验

在电子工程领域，分布式电源架构的不断发展为电源设计带来了新的思路和挑战。今天，我们将深入探讨Vicor的PRM - AL客户评估板，了解其特点、功能以及如何进行测试和配置。

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一、Factorized Power Architecture（FPA）简介

Factorized Power Architecture（FPA）是一种全新且改进的分布式电源方法。它将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，从而最大化电源系统的性能和成本效益。

1.1 PRM和VTM模块

• PRM（预调节模块）：作为非隔离调节器，控制提供给VTM的因子化母线电压，以实现线路和负载调节。它可以从各种输入源获取能量来驱动VTM，并且可以安装在靠近或远离VTM的任何方便位置。
• VTM（电压变换模块）：将隔离电流倍增和电压分压直接置于负载点（PoL）。VTM速度极快且安静，提供高达32的电压分压比，能够在低至0.8V DC或更高的调节输出电压下，从每个完整的VI Chip®封装中高效提供高达100A的电流。

1.2 FPA的优势

• 高效存储能量：VTM不受串联电感的影响，具有非常高的带宽和极快的瞬态响应，允许在相对较高的因子化母线电压下高效存储能量。
• 节省电路板空间：由于PoL处无需大容量电容器，宝贵的电路板空间可用于其他关键功能。
• 性能优越：FPA的密度、效率、性能、成本效益和架构优势使其成为分布式电源中最不具侵入性的形式，有助于开发更先进、更具竞争力的产品。

二、PRM - CB板概述

PRM - CB板是用于评估PRM - AL的重要工具，它具有以下特点：

2.1 输入输出接口

• 源电压输入点：设计用于容纳#10硬件和Panduit环形接线片，使用时需确保极性正确。
• 输出电压点：同样设计用于容纳#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。每个触点额定电流为3A，可通过适当的线束和匹配连接器从单个PRM - CB测试多个VTM - CB。

2.2 控制与调节

• 辅助控制（H01）：提供PR、IL、TM、PC和VH的接入点。
• 调节电位器：与相应的开关配合使用，用于调节PRM的输出电压、电流限制等参数。
• 开关组：通过切换不同的开关，可以实现不同的功能，如抑制PRM输出、启用可调电流限制、调节输出电压、切换调节模式等。

三、推荐硬件与初始设置

3.1 推荐硬件

数量	描述	制造商P/N
4	环形接线片	Panduit LCAS6 - 10 - L

Kit #26647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之前，需要将开关组按照丝印所示进行配置，这样可以将一个固定电阻连接在PRM的OS和SG之间，将PRM的输出电压设置为其数据手册中所示的标称值。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。

四、基线测试程序

4.1 推荐设备

• DC电源：0 - 100V；500W
• DC电子负载：具备脉冲功能；0 - 100V；最小100A
• DMM（数字万用表）
• 示波器
• 适当尺寸的互连电缆
• 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
• 所需PRM的数据手册

4.2 连接步骤

1. 将电源的+OUT引线连接到客户评估板的+IN端子。
2. 将电源的 - OUT引线连接到客户评估板的 - IN端子。
3. 使用高质量、低噪声的电源进行连接。
4. 在客户评估板的+OUT和负载的+IN之间连接一根引线。
5. 在客户评估板的 - OUT和负载的 - IN之间连接一根引线。
6. 使用短而粗的引线进行连接。

4.3 测试序列

1. 准备好最新版本的PRM数据手册。
2. 在打开设备之前，确保DC电源设置为0V。
3. 确认开关组按照板上的丝印进行配置。
4. 打开DC电源。
5. 在打开负载之前，确保DC负载设置为恒流模式且电流为0A。
6. 打开DC负载。
7. 将示波器连接到测试点以监测输出电压。测量时要注意避免形成接地环路，建议分别测量输出电压和输入电压。
8. 如果需要，打开风扇。
9. 将DC输入电压提高到数据手册中所示的标称值。
10. 通过在整个输入电压范围内升高和降低输入电压来验证空载运行，输出电压应在数据手册规定的公差范围内保持恒定。
11. 恢复到标称输入电压。
12. 缓慢增加负载电流至满载，同时监测输出电压，输出电压应在相应PRM数据手册规定的范围内。
13. 将负载电流恢复到0A，将输入电压降低到低线电压。
14. 重复步骤12，根据使用的电源和源阻抗，可能需要调整输入电压以保持PRM的输入为低线电压。
15. 将负载电流恢复到0A，将输入电压增加到高线电压。
16. 重复步骤12。

五、参数调整

5.1 调整PRM输出电压设定点

1. 在进行调整之前，确保设备已断电。
2. 使用DMM（设置为测量电阻），在SG和标记为OS的焊盘（位于5kΩ调节电位器R08旁边）之间进行探测。
3. 调整R08，使仪表读数约为200Ω，该值与固定电阻R07相加应约为2.3kΩ（在带有MIL - COTS PRM的板上，R07为1.7kΩ）。
4. 也可以在SG和开关OSV的ON侧之间进行探测，并将显示的总电阻设置为约2.3kΩ。
5. 将开关OSF移至OFF位置。
6. 将开关OSV移至ON位置。
7. 此时设备已准备好提供所需的输出电压设定点。
8. 开启设备，空载输出电压应为标称指定值。
9. 通过调节电位器OS（R08）可以将输出电压设置为所需值。
10. 注意避免将输出调节过高，以免触发过压保护电路。如果发生这种情况，降低R08的阻抗，可使用步骤2和3的初始条件进行恢复。
11. 也可以使用数据手册中的公式，将总OS电阻（R07 + R08）设置为所需值，然后按上述方式配置开关。
12. 务必遵循数据手册中的功率与输出电压曲线，避免设备过载。

5.2 调整电流限制

1. 当负载超过额定最大值时，PRM的内部电流限制功能可能会被激活。某些应用可能需要更低的电流限制，此时可以使用调整功能。
2. 参考数据手册中的电阻与限制曲线，以确定所需的限制值。注意，板上安装的电阻（R01 + R02：2kΩ + 100kΩ）可能无法覆盖曲线的整个范围。
3. 通过将IL开关从OFF切换到ON来启用可调IL模式（可以在设备通电时进行）。
4. 调节IL调节电位器可以将电流限制从数据手册中规定的工厂预设限制降低，但无法将该限制提高到工厂设置以上。
5. 将IL开关恢复到OFF位置可恢复工厂限制。

5.3 使用SC调节输出电压

1. 使用OS电阻确定并设置输出电压后，仍可以使用SC控制将输出电压调节至26V。通过这种方式调节输出比仅通过OS值调节输出提供了更好的调节性能。
2. 根据OS电阻确定的初始输出电压，可用的调节量可能非常有限。将SC开关切换到ON位置启用SC调节可能会导致设备关闭。
3. 为避免上述情况，在启用开关之前，将SC调节电位器R04（100kΩ）设置为最大值。
4. 数据手册中有一个用于计算调节输出电压所需电阻值的公式，该值为固定电阻R03（5.11kΩ）和调节电位器R04的总和。可以使用本地提供的测试点设置R04，或者在SC开关ON时使用SC和SG测试点设置总和。

5.4 激活自适应环路调节和互连补偿CD

1. CD开关和相关的固定电阻R05（20Ω）和调节电位器R06（20Ω）启用了PRM的自适应环路调节功能，该功能可补偿VTM输出电阻随负载电流增加而引起的电压降。
2. 此功能旨在与VTM - CB配合使用，具体细节将在下一节中详细讨论。

六、VTM评估板与DC - DC转换器芯片组

6.1 VTM评估板

VTM模块提供隔离级和输出电压降压功能。当与PRM配对时，芯片组形成传统的DC - DC转换器。有关VTM评估板的更多信息，请参考UG:014。

6.2 DC - DC转换器芯片组

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。如果只需要标称电压，只需选择接受所需输入电压的PRM和提供所需输出电压的VTM，并将它们连接在一起即可。

为了在VTM的输出端实现负载调节，应启用自适应环路调节模式。要激活PRM - AL的此功能，应将标记为CD的开关设置为ON位置，并设置相应的调节电位器以补偿VTM的ROUT，使VTM输出电压在满载时得到调节。务必参考数据手册以获取适合您需求的电阻值。

为了验证自适应环路调节的功能，重复基线测试程序 - PRM - CB部分中的步骤2.0至5.0，但此时输出连接应连接到VTM - CB的输出端子。同时，应准备好PRM和VTM的数据手册，负载电流指的是VTM的输出电流额定值。在连接电源和负载之前，务必先进行连接，以避免对连接器造成压力。

七、订购信息

PRM - AL客户评估板通过在相应的PRM型号编号后添加后缀“ - CB”来指定。

八、注意事项

在使用PRM - AL客户评估板时，务必仔细阅读本设计指南手册，注意所有注意事项和警告。客户评估板仅用于让您了解Factorized Power Architecture（FPA）的优点和特性，并非设计用于安装在最终使用设备中。在操作过程中，功率器件和周围结构可以在高温下安全运行，但仍需遵循一些基本的安全操作原则，如在连接和断开测试探头和接口线时要小心，避免意外短路和接触热表面；测试电子产品时始终使用经批准的安全眼镜，遵循良好的实验室实践和程序。

总之，PRM - AL客户评估板为电子工程师提供了一个探索Factorized Power Architecture的绝佳平台。通过深入了解其功能和使用方法，我们可以更好地设计和优化分布式电源系统，为电子设备的稳定运行提供有力保障。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。