深度剖析 D1U-W-2000-48-Hx 系列 AC/DC 前端電源

在電子設(shè)備的設(shè)計中，電源供應(yīng)是至關(guān)重要的一環(huán)。今天，我們就來詳細探討一下 Murata 公司的 D1U-W-2000-48-Hx 系列 AC/DC 前端電源，看看它有哪些特性和優(yōu)勢，能為我們的設(shè)計帶來怎樣的便利。

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產(chǎn)品概述

D1U-W-2000 是一款 2000 瓦、具備功率因數(shù)校正（PFC）功能的前端電源，專為熱插拔冗余系統(tǒng)設(shè)計。其主輸出為 48V，還有 12V、5V 或 3.3V 的備用輸出。采用 1U 低外形封裝，能為服務(wù)器、工作站、存儲系統(tǒng)或任何需要高功率密度的 48V 分布式電源架構(gòu)系統(tǒng)提供可靠的大容量電源。該電源的高效電氣和熱設(shè)計，搭配內(nèi)部冷卻風(fēng)扇，可確保可靠的運行條件，還能從過熱故障中自動恢復(fù)。通過前面板 LED、邏輯信號和 I2C 管理接口提供狀態(tài)信息。三個單元可封裝在一個 19" 1U 電源架中，提供高達 6.0kW 的功率。

輸入特性

電壓與頻率

該電源的輸入電壓工作范圍為 90 - 264Vac，輸入頻率范圍是 47 - 63Hz，能適應(yīng)不同地區(qū)的電網(wǎng)條件。開機輸入電壓斜坡上升為 78.5 - 86.5Vac，關(guān)機輸入電壓斜坡下降為 70.5 - 78Vac。

電流與功率因數(shù)

最大輸入電流在低線交流 90Vac 時為 15Arms，高線交流 180Vac 時為 10Arms。冷啟動 0 - 1msec 時的浪涌電流為 90Apk。當(dāng)輸出負載 >90% 時，功率因數(shù)達 95%；輸出負載 >50% 時，功率因數(shù)為 75%。

輸出電壓特性

48V 輸出

電壓設(shè)定點精度為 48Vdc，線路和負載調(diào)節(jié)范圍是 46.54 - 49.44V，20MHz 帶寬下的紋波電壓和噪聲為 480mV p-p，輸出電流為 41.3A，負載電容為 10000μF。

備用輸出

3.3Vsb、5Vsb 和 12Vsb 備用輸出也有各自的特性，如 3.3Vsb 電壓設(shè)定點精度為 3.3Vdc，線路和負載調(diào)節(jié)范圍是 3.2 - 3.4V，20MHz 帶寬下的紋波電壓和噪聲為 50mV p-p，工作范圍是 0 - 4.5A，負載電容為 1530μF。

產(chǎn)品特性

功率與尺寸

該系列電源在 220Vac 時輸出功率為 2000W，110Vac 時為 1200W。采用 1U 尺寸，規(guī)格為 4.75"x12.00"x1.61"，功率密度達 21.9 瓦每立方英寸。

冗余與共享

具備 N + 1 冗余能力，包括熱插拔功能。主輸出支持有源電流共享，能提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

保護與監(jiān)控

擁有過壓、過流、過溫保護功能，內(nèi)部配備冷卻風(fēng)扇。還具備 I2C 總線接口和狀態(tài)指示燈，方便用戶監(jiān)控電源狀態(tài)。

輸出特性

遠程感測與效率

遠程感測為 240mV，220Vac 時效率達 90.6%。

啟動與響應(yīng)

輸出上升單調(diào)性要求所有輸出過沖小于 10%，上升期間 10% - 95% 無負電壓。啟動時間在交流斜坡上升時為 1.5s，PS_On 激活時間為 150ms。瞬態(tài)響應(yīng)方面，48V 在 1A/μs、50% 負載階躍時為 ±2700mV，3.3Vsb 為 ±165mV，5Vsb 為 ±250mV，12Vsb 為 ±600mV。

電流共享與保持時間

電流共享精度（最多 6 個并聯(lián)）在 100% 負載時為 ±10%。熱插拔瞬態(tài)要求所有輸出在規(guī)定范圍內(nèi)，保持時間在最大負載、標(biāo)稱輸入電壓時為 17ms。

一般特性

環(huán)境條件

存儲溫度范圍為 -40 - 70°C（非冷凝），工作溫度范圍為 0 - 50°C，工作濕度為 10 - 90%（非冷凝），存儲濕度為 5 - 90%。

可靠性與安全性

抗沖擊能力為 30G（非工作狀態(tài)），正弦振動為 0.5G、5 - 500Hz（工作狀態(tài)）。MTBF 按 Bellcore 在 Ta = 30°C 計算為 200Khrs，實際驗證也為 200Khrs。聲學(xué)指標(biāo)符合 IS07779 - 1999，最大為 60dB LpAm。通過了 c - CSA - us、TUV 等安全認證，輸入配備內(nèi)部 20A/250V 快速熔斷保險絲，材料可燃性符合 UL 94V - 0 標(biāo)準(zhǔn)。

開關(guān)頻率與重量

升壓 PFC 轉(zhuǎn)換器開關(guān)頻率為 90KHz，主輸出轉(zhuǎn)換器為 165KHz，備用輸出轉(zhuǎn)換器為 200KHz，電源重量為 2.1kg。

保護特性

過溫保護

過溫自動重啟溫度范圍為 55 - 65°C。

過壓過流保護

48V、12Vsb、3.3Vsb 和 5Vsb 輸出都有過壓和過流保護，采用鎖存方式。

隔離特性

絕緣測試電壓

輸入到輸出的加強絕緣安全等級測試電壓為 3000Vrms，輸入到機箱的基本絕緣為 1500Vrms。

材料與接地

材料可燃性符合 UL 94V - 0 標(biāo)準(zhǔn)，主輸出返回和備用輸出返回內(nèi)部連接，返回與電源機箱之間連接有 100kΩ 電阻和 100nF 電容并聯(lián)，主輸出返回應(yīng)連接到系統(tǒng)機箱。

控制信號

LED 狀態(tài)指示

通過不同顏色的 LED 閃爍表示電源的不同狀態(tài)，如閃爍黃色表示無交流輸入或電源故障，閃爍綠色表示主輸出缺失，綠色表示電源正常。

其他信號

還包括 PS - ON、PGOOD、ACOK、PS_BAD、FANFAIL、OT 警告與關(guān)機、AC 范圍等狀態(tài)信號，以及 48V 輸出的 8 位縮放輸出電壓和電流、風(fēng)扇監(jiān)控等。

排放與抗擾度

該電源符合多項電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，如諧波符合 IEC/EN 61000 - 3 - 2，電壓波動和閃爍符合 IEC/EN 61000 - 3 - 3，傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射符合 FCC 47 CFR Parts 15/CISPR 22/EN55022（Class A，6dB 裕量），還具備 ESD、電磁場、電氣快速瞬變/脈沖、浪涌、射頻傳導(dǎo)抗擾度、磁抗擾度、電壓暫降和中斷等方面的抗擾能力。

輸出連接器與信號規(guī)格

連接器型號

DC 和信號連接器可選用 Tyco Part # 1 - 6450332 - 7 或 FCI PowerBlade # 51732 - 028。

引腳分配

詳細規(guī)定了各個引腳的信號名稱、描述、高低電平及最大電流等信息，方便用戶進行連接和使用。

大家在實際設(shè)計中，是否遇到過類似電源在不同應(yīng)用場景下的適配問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。