水下电缆机器人供电方案详解-电路设计

简介：
本文章详细介绍了一种为水下电缆机器人设计的创新供电方案及电路设计方案。通过优化电源管理和线路布局，确保了设备在水下的稳定运行和高效作业。 Vicor公司专注于设计、制造并销售模块化电源设备，并且在工业控制领域提供新一代的高功率密度及高可靠性的电源晶片产品。无人遥控水下机器人主要分为有缆遥控水下机器人（ROV）和无缆遥控水下机器人（AUV）。其中，ROV通过水面进行操控并且配备推进器、电视摄像机以及机械手等作业工具，在三维空间内活动，并由水面提供能源。 为了减少线缆上的损耗，需要将电流减小到最低限度。这意味着ROV的输入电压应尽可能高，理想情况下应在300至400伏之间。以目前DC48V和（3000-4000）W的需求为例，传统的砖模块电源难以满足体积小巧及效率高的要求。 针对水下机器人在体积、效率以及大功率方面的特殊需求，Vicor提供了有效的解决方案。对于输入电压波动较大的应用场合，Vicor的DCM是一个隔离式且可调压的直流-直流转换器，在未稳压宽范围输入条件下运行，并产生一个稳定的输出。通过高频零电压开关（ZVS）技术，DCM在整个工作范围内保持高效率。 此外，模块化的DCM和下游产品支持高效配电，为非稳压电源至负载提供卓越性能及连接性。例如：DCM300P480x500A40具有宽输入电压范围（200-420V）、17.9瓦/立方英寸的高功率密度、单颗最大输出电流为10.5安培，以及多模块并联支持千瓦级输出的特点。利用独特的封装技术，DCM可以实现灵活且高效的热管理方案。 对于输入电压稳定在380至400伏的应用场合，Vicor提供BCM（Bus Converter）系列产品。以高压384伏为输入，并产生稳定的48伏输出的BCM产品具有业界最高的功率密度和卓越效率。例如：BCM400P500T1K8A30的最大单颗输出功率可达1750瓦，其尺寸仅为63.3毫米*22.8毫米*7.26毫米且重量仅41克。 此外，这种产品采用SAC正弦波振幅转换技术，并通过ZVS/ZCS变换有效减少损耗。BCM系列产品同样采用了Vicor的ChiP封装技术，在上下表面和引脚上都添加了导热绝缘材料以实现高效的散热性能。其独特的设计使这些模块能够适应各种温度环境，且在适当的散热条件下可于85摄氏度环境下满载运行而不需降额。 最后,Vicor还开发了一种基于VIA（Vicor Integrated Adaptor）工艺的BCM产品,这种产品的特点是将BCM封装在一个四面铜壳内，并配有前端和后端滤波及接口电路，形成一个完整的适配器。例如：BCM4414VD1E5135T02不仅集成了滤波电路、安装方式灵活多样（PCB或机箱），而且由于其超常的散热性能，在降额方面表现突出。 总之,Vicor的BCM产品为线缆机器人供电方案提供了一个高密度且体积小巧的解决方案，代表了业界最高的功率密度。