水下線纜機(jī)器人供電方案分享

前言：

Vicor公司設(shè)計(jì)、制造和銷售模塊化電源設(shè)備，新一代的電源產(chǎn)品在工業(yè)控制領(lǐng)域提供全球最小體積，最高功率密度的高可靠性電源晶片產(chǎn)品。

無人遙控水下機(jī)器人主要有，有纜遙控水下機(jī)器人（簡稱ROV）和無纜遙控水下機(jī)器人（簡稱AUV）兩種，ROV是從水面進(jìn)行控制，帶有推進(jìn)器、水下電視、水下機(jī)械手和其他作業(yè)工具，能夠在三維水域運(yùn)動(dòng)，由水面提供能源的裝置。水面與ROV之間通過數(shù)百米甚至數(shù)千米的線纜連接供電，為了減小線纜上的損耗，必須減小其電流，這就要求ROV輸入電壓盡量高，最好(300-400)V，以目前的DC48V/(3000-4000)W需求為例，傳統(tǒng)的磚模塊電源很難滿足高效率及小體積方面的要求。

Vicor針對水下機(jī)器人對體積、效率及大功率的特殊要求提供了有效的解決方案。

對輸入電壓波動(dòng)范圍比較大的應(yīng)用，Vicor的方案如下：

Vicor的DCM是一個(gè)隔離式、穩(wěn)壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，可在未穩(wěn)壓寬范圍輸入運(yùn)行，以產(chǎn)生隔離輸出。憑借其高頻零電壓開關(guān)（ZVS）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，DCM轉(zhuǎn)換器一直致力于為整個(gè)輸入電壓范圍提供高效率。模塊DCM轉(zhuǎn)換器和下游DC-DC產(chǎn)品支持高效配電，為未穩(wěn)壓電源到負(fù)載提供卓越的電源系統(tǒng)性能和連接性。DCM300P480x500A40具有以下特點(diǎn)：

1、寬輸入電壓范圍：(200-420)V；

2、高功率密度1032 W/in3，47.91mm*22.8mm，7.26mm，重量29.2g；

3、單顆最大輸出電流10.5A，功率500W，最多可8可并聯(lián)，滿足千瓦級輸出；

利用Vicor的ChiP封裝技術(shù)的散熱和密度優(yōu)勢，DCM模塊可提供具有非常低頂部和底部熱阻的靈活熱管理方案?；跓徇m應(yīng)ChiP的功率元件有助于客戶實(shí)現(xiàn)具有成本效益的電源系統(tǒng)解決方案，快速和可預(yù)測地獲得前所未有的系統(tǒng)尺寸、重量和效率特性。

DCM的并聯(lián)應(yīng)用原理圖：

對于輸入電壓穩(wěn)定在（380-400）V的應(yīng)用場合，Vicor的方案如下：

Vicor的高壓BCM（Bus Converter）系列產(chǎn)品，以高壓384V輸入，輸出為48V，具有業(yè)界最高功率密度。BCM400P500T1K8A30產(chǎn)品有以下特點(diǎn)：

1、單顆最大輸出功率1750W；

2、高功率密度2735W/in3，尺寸63.34*22.80mm*7.26mm，重量僅為41g；

3、高效率：97.5%；

4、多顆模塊并聯(lián)，提供萬瓦級解決方案。

BCM400P500T1K8A30產(chǎn)品突破了傳統(tǒng)電源產(chǎn)品的思路，采用8：1固定比例輸出，在動(dòng)態(tài)響應(yīng)和效率方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于業(yè)界產(chǎn)品。拓?fù)浼夹g(shù)是Vicor的核心技術(shù)之一，BCM產(chǎn)品采用的是SAC正弦波振幅轉(zhuǎn)換技術(shù)，開關(guān)器件全部為ZVS/ZCS變換，不僅有效減少損耗，輸出紋波幾乎沒有尖峰電壓。

封裝技術(shù)方面，BCM產(chǎn)品采用與之前DCM一樣的Vicor獨(dú)創(chuàng)的ChiP封裝技術(shù)，在產(chǎn)品上下兩面均封裝了導(dǎo)熱絕緣材料，兩側(cè)的引腳也可以把轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的熱量傳導(dǎo)到線路板上面。下面是產(chǎn)品在不同溫度環(huán)境下降額的數(shù)據(jù)。在滿足散熱條件下，可以實(shí)現(xiàn)85度滿功率不降額。

Vicor還開發(fā)了基于VIA（Vicor integrated Adaptor）工藝的BCM產(chǎn)品，它把BCM封裝在一個(gè)四面的銅殼內(nèi)，前端后端輔以濾波和接口電路。形成一個(gè)完整的適配器，BCM4414VD1E5135T02。

BCM4414VD1E5135T02集成了濾波電路，應(yīng)用非常簡單，只需要輸入、輸出，外圍加上輸出電容就能穩(wěn)定工作，且具有PCB和機(jī)箱兩種安裝方式，由于VIA封裝的超常散熱性能，VIA BCM的降額性能非常突出：

對于線纜機(jī)器人供電方案來說，Vicor的BCM產(chǎn)品提供了一個(gè)高密度，小體積的解決方案，代表業(yè)界最高功率密度解決方案。

注意：附件原理圖以及PCB僅供參考，不可用作商業(yè)用途！

附件截圖：