水下线缆机器人供电方案分享-电路方案

前言: Vicor公司设计、制造和销售模块化电源设备，新一代的电源产品在工业控制领域提供全球最小体积，最高功率密度的高可靠性电源晶片产品。 无人遥控水下机器人主要有，有缆遥控水下机器人（简称ROV）和无缆遥控水下机器人（简称AUV）两种，ROV是从水面进行控制，带有推进器、水下电视、水下机械手和其他作业工具，能够在三维水域运动，由水面提供能源的装置。水面与ROV之间通过数百米甚至数千米的线缆连接供电，为了减小线缆上的损耗，必须减小其电流，这就要求ROV输入电压尽量高，最好(300-400)V，以目前的DC48V/(3000-4000)W需求为例，传统的砖模块电源很难满足高效率及小体积方面的要求。 Vicor针对水下机器人对体积、效率及大功率的特殊要求提供了有效的解决方案。 对输入电压波动范围比较大的应用，Vicor的方案如下: Vicor的DCM是一个隔离式、稳压DC-DC转换器，可在未稳压宽范围输入运行，以产生隔离输出。凭借其高频零电压开关（ZVS）拓扑结构，DCM转换器一直致力于为整个输入电压范围提供高效率。模块DCM转换器和下游DC-DC产品支持高效配电，为未稳压电源到负载提供卓越的电源系统性能和连接性。DCM300P480x500A40具有以下特点: 1、宽输入电压范围:(200-420)V； 2、高功率密度1032 W/in3，47.91mm*22.8mm，7.26mm，重量29.2g； 3、单颗最大输出电流10.5A，功率500W，最多可8可并联，满足千瓦级输出； 利用Vicor的ChiP封装技术的散热和密度优势，DCM模块可提供具有非常低顶部和底部热阻的灵活热管理方案。基于热适应ChiP的功率元件有助于客户实现具有成本效益的电源系统解决方案，快速和可预测地获得前所未有的系统尺寸、重量和效率特性。 DCM的并联应用原理图: 对于输入电压稳定在（380-400）V的应用场合，Vicor的方案如下: Vicor的高压BCM（Bus Converter）系列产品，以高压384V输入，输出为48V，具有业界最高功率密度。BCM400P500T1K8A30产品有以下特点: 1、单颗最大输出功率1750W； 2、高功率密度2735W/in3，尺寸63.34*22.80mm*7.26mm，重量仅为41g； 3、高效率:97.5%； 4、多颗模块并联，提供万瓦级解决方案。 BCM400P500T1K8A30产品突破了传统电源产品的思路，采用8:1固定比例输出，在动态响应和效率方面远远优于业界产品。拓扑技术是Vicor的核心技术之一，BCM产品采用的是SAC正弦波振幅转换技术，开关器件全部为ZVS/ZCS变换，不仅有效减少损耗，输出纹波几乎没有尖峰电压。 封装技术方面，BCM产品采用与之前DCM一样的Vicor独创的ChiP封装技术，在产品上下两面均封装了导热绝缘材料，两侧的引脚也可以把转换器内部的热量传导到线路板上面。下面是产品在不同温度环境下降额的数据。在满足散热条件下，可以实现85度满功率不降额。 Vicor还开发了基于VIA（Vicor integrated Adaptor）工艺的BCM产品，它把BCM封装在一个四面的铜壳内，前端后端辅以滤波和接口电路。形成一个完整的适配器，BCM4414VD1E5135T02。 BCM4414VD1E5135T02集成了滤波电路，应用非常简单，只需要输入、输出，外围加上输出电容就能稳定工作，且具有PCB和机箱两种安装方式，由于VIA封装的超常散热性能，VIA BCM的降额性能非常突出: 对于线缆机器人供电方案来说，Vicor的BCM产品提供了一个高密度，小体积的解决方案，代表业界最高功率密度解决方案。 注意:附件原理图以及PCB仅供参考，不可用作商业用途！ 附件截图: