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(jì)中，電源供應(yīng)是至關(guān)重要的一環(huán)。今天，我們就來(lái)詳細(xì)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(shì)，能為我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)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(jì)。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(chǔ)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(jì)，搭配內(nèi)部冷卻風(fēng)扇，可確?？煽康倪\(yùn)行條件，還能從過(guò)熱故障中自動(dòng)恢復(fù)。通過(guò)前面板 LED、邏輯信號(hào)和 I2C 管理接口提供狀態(tài)信息。三個(gè)單元可封裝在一個(gè) 19" 1U 電源架中，提供高達(dá) 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(jī)輸入電壓斜坡上升為 78.5 - 86.5Vac，關(guān)機(jī)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(shí)為 15Arms，高線交流 180Vac 時(shí)為 10Arms。冷啟動(dòng) 0 - 1msec 時(shí)的浪涌電流為 90Apk。當(dāng)輸出負(fù)載 >90% 時(shí)，功率因數(shù)達(dá) 95%；輸出負(fù)載 >50% 時(shí)，功率因數(shù)為 75%。

輸出電壓特性

48V 輸出

電壓設(shè)定點(diǎn)精度為 48Vdc，線路和負(fù)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(fù)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(diǎn)精度為 3.3Vdc，線路和負(fù)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(fù)載電容為 1530μF。

產(chǎn)品特性

功率與尺寸

該系列電源在 220Vac 時(shí)輸出功率為 2000W，110Vac 時(shí)為 1200W。采用 1U 尺寸，規(guī)格為 4.75"x12.00"x1.61"，功率密度達(dá) 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(hù)與監(jiān)控

擁有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護(hù)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(yuǎn)程感測(cè)與效率

遠(yuǎn)程感測(cè)為 240mV，220Vac 時(shí)效率達(dá) 90.6%。

啟動(dòng)與響應(yīng)

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

電流共享與保持時(shí)間

電流共享精度（最多 6 個(gè)并聯(lián)）在 100% 負(fù)載時(shí)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(shí)間在最大負(fù)載、標(biāo)稱輸入電壓時(shí)為 17ms。

一般特性

環(huán)境條件

存儲(chǔ)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(chǔ)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(dòng)為 0.5G、5 - 500Hz（工作狀態(tài)）。MTBF 按 Bellcore 在 Ta = 30°C 計(jì)算為 200Khrs，實(shí)際驗(yàn)證也為 200Khrs。聲學(xué)指標(biāo)符合 IS07779 - 1999，最大為 60dB LpAm。通過(guò)了 c - CSA - us、TUV 等安全認(rèn)證，輸入配備內(nèi)部 20A/250V 快速熔斷保險(xiǎn)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(hù)特性

過(guò)溫保護(hù)

過(guò)溫自動(dòng)重啟溫度范圍為 55 - 65°C。

過(guò)壓過(guò)流保護(hù)

48V、12Vsb、3.3Vsb 和 5Vsb 輸出都有過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)，采用鎖存方式。

隔離特性

絕緣測(cè)試電壓

輸入到輸出的加強(qiáng)絕緣安全等級(jí)測(cè)試電壓為 3000Vrms，輸入到機(jī)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(jī)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(jī)箱。

控制信號(hào)

LED 狀態(tài)指示

通過(guò)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(wú)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(hào)

還包括 PS - ON、PGOOD、ACOK、PS_BAD、FANFAIL、OT 警告與關(guān)機(jī)、AC 范圍等狀態(tài)信號(hào)，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(xiàng)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，如諧波符合 IEC/EN 61000 - 3 - 2，電壓波動(dòng)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(chǎng)、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(hào)規(guī)格

連接器型號(hào)

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

引腳分配

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

大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否遇到過(guò)類似電源在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的適配問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。