如何选择48V电源母线架构

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如何为48V电源系统选择最合适的架构和产品是工程师面临的一个困难

选择国际安全标准认为48V电压是高电压而且是不安全的，因此，电信系统要求一个额外的隔离层，通常采用隔离式DC/DC转换器，它既可以提供二级隔离，又可以将电压降到安全范围（一般情况下，要求低于20V）。传统的母线架构在整个系统中的多个地方采用隔离式DC/DC转换器，负载端所需的隔离式转换器常和下游的调节电路配合使用。而中间母线转换器则减少了隔离式转换器的个数，一定程度上降低了成本，但是需要采取措施降低非隔离电路所带来的的噪声。因此，如何为一个系统选择合适的母线架构是工程师面临的一个困难选择，必须在采用新技术、降低硬件成本、加快上市时间等因素之间取得平衡。
“N+1”冗余

确定冗余对一个系统来说是首先要考虑的事情。“N+1”是定义冗余的一个术语，“N”是指满足负载要求的电源数，“1”是指冗余数。
“1+1”冗余是最常用的方法。采用该方法，每个电源能够承受整个负载，能够实现不带任何控制回路的多路并行输出。尽管“1+1”冗余法是常用的方法，还是很有必要考虑一下其他冗余方法的优点。
今天大部分电信系统已经模块化，客户可以根据需要使用各种应用卡或者模块进行组装。通常，终端用户并不完整地组装系统，因此“3+1”或“4+1”方法对这样的系统来说可能更有成本优势。假定一个系统可以用最多10个卡组装，每个要求200W，则采用“1+1”方法，即便只使用一个或两个卡时，终端用户也必须购买两个2000W电源来满足总体4000W的需求。而“4+1”方法采用5个500W卡，它具有更强的灵活性，对那些暂时没有组装完整的系统可以节省更多成本。
前端还是整流器
整流器和前端在很多方面都很相似，他们都能提供与交流电的基本隔离，并且输出一个直流母线电压，分布到整个电信系统之中。在设计上，整流器和电池相并联，需要调整输出电压，以提供理想的充电电压，输出电压典型值是具有恒流特性的-54Vdc。从整流器出来的系统母线电压会在-36～ -75Vdc范围波动，整流器通常和电池管理系统连在一起以使电池工作在最佳状态。从前端转换器出来的系统母线电压允许一个较小的波动，范围为42～53Vdc，典型值是+48V电源。
整流器也可能被用作前端，但前端不会被用作整流器，还必须注意输出的极性（正的或负的）。控制信号和状态信号常常是共地的，极性反转有可能破坏所有的状态信号和控制信号。

大多数超过800W的前端/整流器用在低压(115Vac)操作中提供降压，而在高压(230Vac)操作中提供升压。一些生产商将他们的产品市场定位在低压等级，而其他的生产商将他们的产品市场定位在高压等级。

今天的前端/整流器都使用了均流电路来平分多个负载，以保证每个电源没有超出它自己的额定功率。均流电路的精确度典型值为±10%，电源必须减去这个精确度（“1+1”应用除外）。
挑选DC/DC转换器的准则
近几年来，DC/DC转换器发生了很大变化，确定最适合自己应用的DC/DC转换器成了一件困难的事情，一些最基本的考虑事项也许会帮助工程师做出正确的选择。
隔离的最基本的目的是满足安全要求。一般的，隔离式转换器比非隔离式要更昂贵，并且体积更大，这一点也促进了中间母线架构的流行。许多转换器都宣称可以提供大电流，在实际工作条件下却做不到（如在200lfm气流、环境温度55℃时），其实，只要看一下转换器的降额曲线，你就会清楚该转换器的真正功率是多少。

工作效率是高端转换器的一个重要因素，但是提高效率往往是以增大输出噪声、降低动态响应能力为代价，因此，在选择一款转换器时，工程师不仅要看效率，还要考虑其他的特性。也许，转换器的散热能力比提高1%或2%的效率更重要，通过仔细分析一个转换器的热图像和最佳气流方向，工程师就能判断出这款转换器的散热性能。
当负载变化时，转换器的电压偏移量以及电压调整速度都会反过来影响下游器件，以致这些器件不能正常发挥他们的功能。噪声和噪声频率会给设计带来严重危害，而低频下的低纹波则可以避免额外的滤波。因此，电压偏移量和电压调整速度以及噪声也是工程师在选择一款48V电源转换器时需要考虑的因素。
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