開關電源技術的高速發(fā)展促進了分布式電源設計的開發(fā),在控制系統(tǒng)中采用分布式電源的設計思想,對于提高系統(tǒng)的可靠性具有十分重要的意義,而分布式電源設計的完善也可使控制系統(tǒng)設計人員將主要工作集中到系統(tǒng)本身的設計上。
分布式電源設計的起源
如今,我們正快速大步邁進全信息時代,電子工業(yè)的發(fā)展更是日新月異。而自從80年代以來,電子產(chǎn)品更是朝著輕便、微小型化方向發(fā)展,有力地推動了電子組件向輕小型、多功能、高可靠性及長壽命的方向發(fā)生變革。同時由于電子工業(yè)在技術上、工藝上的進步,以及ASIC(專門集成電路)設計方法的成熟,各種片式元器件已經(jīng)大量生產(chǎn),并導致了電子工業(yè)第四代組裝技術的革命,即表面裝組技術(SMT)的出現(xiàn)。同樣作為電子產(chǎn)品的一個重要組成部分——電源,也成為是這場革命的受益者,尤其是從傳統(tǒng)的線性電源到現(xiàn)代的開關電源原理的提出,電源行業(yè)發(fā)生了質的變化。
在開關電源原理的基礎上,將一個完整的電源系統(tǒng)通過高效率的設計及高密度的安裝技術封裝在一個較小的空間內(nèi),其體積、重量大大減小,工作效率、可靠性大大提高,從而使電源模塊化、小型化、標準化成為現(xiàn)實。因此我們可以將其作為一個類似電阻的簡單元器件來使用,直接安裝到電路板上,無須或只須加一些少量的元器件即可完成向系統(tǒng)供電。因此這種電源為我們進行系統(tǒng)設計提供了方便,同時顯著地減少了所占電路板和系統(tǒng)設備的空間,減輕了產(chǎn)品的重量和體積;另外由于其效率高(模塊化開關電源效率一般都有80%以上,而線性電源一般只有35%~40%),整個產(chǎn)品系統(tǒng)的溫升得到大大降低,從而使得系統(tǒng)的可靠性得到大大提高。正是由于其小體積、高效率、高可靠性,使得模塊化分布式電源在系統(tǒng)工程中的應用成為可能。
目前市場上所有的模塊化電源種類繁多,規(guī)格從2V~48V,輸出功率從幾十瓦到幾千瓦,選擇的余地非常大,性能也非常優(yōu)越,許多廠家的模塊化電源產(chǎn)品已經(jīng)形成標準化、系列化,并且符合國際上的相關的行業(yè)標準。如EOS公司生產(chǎn)的基于零電壓、零電流技術VLT100系列產(chǎn)品,大小為3×5×1英寸,功率可到100W,符合UL、CSA、VDE和CE標準。
在開關電源設計中,有80%以上的產(chǎn)品基本上是按照用戶的要求來研制的,一般來說,目前在消防領域中所使用的電源系統(tǒng)也基本上由專業(yè)的電源廠家來提供,即定制電源。而實際應用中消防產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供客戶的產(chǎn)品則要根據(jù)實際的工程需要來設計,一般來說,工程的不同,設計上有較大的差別,尤其是在系統(tǒng)的配置上的差別很大,而系統(tǒng)配置的這種差別對電源的要求也相應發(fā)生改變。目前大部分廠家主要采用的是大馬拉小車的辦法來克服這個問題,即無論什么樣的工程都采用余量較大的電源來供電,很顯然,這種設計方法并不合理。
由于開關電源設計對模擬技術和高頻技術都有較高要求,如果根據(jù)不同工程應用要求來設計相應規(guī)格的電源需要花費大量的人力、物力、財力,而且現(xiàn)代消防工業(yè)由于新技術的應用使得產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快,在這種情況下仍然采用傳統(tǒng)的設計思想、設計方法則得不償失。為了解決這一問題,模塊供電分布式電源的設計方案被首次提出。