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浅谈电源系统的架构

通信专业的我,第一次接触电源的概念是在研究生阶段,当时接手一个采集测控类项目,板卡上的电源设计有一些问题,需要我去解决,但之前对电源丝毫没有概念的我甚至不知道板上的电源为什么会被称之为“电源”。因为在过去的印象中,电池,适配器那种才能叫电源,后来慢慢才明白,电子产品中的电源和生活中的电源还是有一些区别的,电子产品中特别是板上的电源,严格来说应该是二次(或三次)电源,或者称为功率变换装置。所以我想来想去还是把我目前所了解的电源系统总体架构作为第一篇文章吧,后续有机会再详细的就我了解的电源产品设计、测试以及方案做一个更深入的介绍,作为一个菜鸟工程师和大家一起学习,共同进步!

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目录:

  1. 浅谈电源系统的架构
  2. 电源系统架构之计算机篇
  3. 电源系统架构之5G篇
  4. 电源系统架构之汽车篇
  5. 电源系统架构之保护开关篇

从电厂发出来的电大概有10KV左右,为了降低传输过程中的损耗,就要提高电压降低电流,经过升压到达几十万伏,然后由高压线传输,到达市郊后,由变电站、配电站等逐级降压,最终以220V/380V的低压市电提供给民用(220V)或工业用电(380V)。

图1. 电能传输路径

而这里的220V也就是我们通常所说的AC交流电了,一般的电源工程师从这里开始关注电源设计。所以通常也把220V转48V、24V、12V等的电源模块称为AC-DC一次电源,比如经常见到的手机充电器、笔记本适配器、服务器/PC上的SSI/ATX标准电源等。而我们终端设备内部的负载一般是以集成电路芯片为主,如CPU、MCU及各类接口芯片。这些芯片的供电电压通常在5V以下,精准度要求很高,目前趋势也向低压大电流靠拢,因此还需要额外的功率变换装置将一次电源的输出降压至芯片所需的供电,这就用到了我们熟悉的DCDC也就是二次电源。                                                              

图2. IT设备电源系统架构

上图中列出的是一个典型的通信电源供电架构,略有不同的是在AC-DC和DCDC之间还多加入一个中间级。这是因为通信系统需兼容直流48V电池供电,那么考虑到成本、效率、安规、防护等级等要求,在中间增加了中间级转换(通常采用隔离方式)。最后再通过第三级DCDC为负载提供精确,稳定、可靠的供电,第三级DCDC有时也被称为VRM/POL电源。需要特别说明的是,电源的系统架构会随着行业不同,应用场景不同而有所不同,并不是千篇一律。比如之前服务器数据中心配电是AC到12V,然后12V进机架,现在也有向48V机架系统过度的趋势。相比12V供电,48V配电的效率更高,而且系统架构由于省去了UPS,成本将更低。

图3. 48V直接供电方案

以上着重就目前我们经常接触到的通信、计算机等电子设备的供电架构做了简单介绍,当然除此之外还有很多领域有着其独特的供电方式,比如DC-AC(逆变器),AC-AC(变频器)等因为本人没有更多接触,所以就不赘述了。书山有路勤为径,学海无涯苦作舟,我是知识的搬运工哈哈~

 

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  • 星球居民-pDJHgXnb 2020-11-13 22:27
    妥妥一枚工科学霸,写的真不错。点赞!
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  • 阳光帝国 2020-11-10 10:43
    大开眼界,真是好文
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  • 星球居民-MSaFZPVg 2020-11-03 18:51
    厉害了
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  • 星球居民-MSaFZPVg 2020-11-03 18:51
    大佬啊,膜拜
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  • 星球居民-2reYUX3E 2020-11-03 15:29
    涨姿势了 笔者写的好详细
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  • 星球居民-hMAd9tUG 2020-10-31 14:01
    点赞????
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  • 星球居民-Cdw16iQE 2020-10-31 12:56
    老师为你喝彩,点赞,加油!!!
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  • 星球居民-Cdw16iQE 2020-10-31 12:54
    从小就是一个聪明好学,细致钻研的好孩子!现学有所成,继续努力,为祖国做更大的贡献!
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  • 星球居民-61zzgWfN 2020-10-31 11:39
    专业性强,超级棒
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  • 星球居民-TqyRs1ef 2020-10-31 09:20
    棒!
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  • 星球居民-TqyRs1ef 2020-10-31 09:20
    优秀!
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  • 星球居民-3tY3xezd 2020-10-30 23:46
    优秀
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  • 星球居民-3tY3xezd 2020-10-30 23:45
    真棒
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  • 星球居民-zIJvZSAT 2020-10-30 22:52
    虽是科普类的归纳探讨,但却留露出你钻研上进的热情和条理系统的思维,科学的进步丶众多的发明都是依拓于此。努力吧青年学者,奋斗吧科研才俊,明天你就是科技进步的脊梁,人类创新的中坚。
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  • 星球居民-at1G2bWB 2020-10-30 22:24
    涨知识了!很专业!
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  • 星球居民-vAjHq9hq 2020-10-30 22:16
    不能更优秀
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  • 星球居民-a1VhL7hz 2020-10-30 22:02
    涨知识了,厉害????
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  • 星球居民-j65UsaSH 2020-10-30 21:52
    真好
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  • 星球居民-YgeFbjQw 2020-10-30 21:40
    了解
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  • 星球居民-nizDfgwD 2020-10-30 21:37
    好,前途无量!
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