【導(dǎo)讀】大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)都在24VDC電源軌上運(yùn)行。選擇該電壓的原因很多，包括它足以供電給閥門(mén)、螺線管和繼電器，但又夠低以確保安全觸摸。另外它是標(biāo)準(zhǔn)鉛酸蓄電池電壓，因此很容易導(dǎo)入備用冗余電源系統(tǒng)。24VDC電源軌供電，電纜的線損會(huì)比較大，因此它在高功率負(fù)載情況下的效率并不高：
直流電源電壓從24V增加到48V時(shí)總電流將減半，電纜損耗將減至四分之一，代表同一條電源電纜可以承受四倍的負(fù)載。
選擇24V而非48V作為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電源電壓的主要原因是48V鉛酸電池又大又重，很難找到可以匹配如此高輸入電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器。即使是24V電源也常常會(huì)下降到12V的總線電壓，為1V/2.5V/3.3V的低壓負(fù)載回路供電。
最近有兩項(xiàng)發(fā)展改變了整個(gè)局面，讓48V電源更具吸引力。
第一個(gè)改變形勢(shì)的是GaN HEMT。這是一種新型的開(kāi)關(guān)晶體管，開(kāi)關(guān)速度比硅的技術(shù)快得多。如果使用100 kHz DC/DC降壓型轉(zhuǎn)換器來(lái)有效地將48V電源降壓至1.2V，電壓比率會(huì)是40：1。增加1%的負(fù)載調(diào)節(jié)能力，開(kāi)關(guān)晶體管必須應(yīng)付小于2.5ns抖動(dòng)的PWM信號(hào)。這是一般開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器技術(shù)的極限但仍在GaN晶體管的規(guī)格范圍之內(nèi)，因此得以現(xiàn)實(shí)48V至1V的轉(zhuǎn)換器。
48V至1V降壓型轉(zhuǎn)換器的PWM控制信號(hào)
第二種改變局勢(shì)的技術(shù)是輕混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)。輕混合動(dòng)力車(chē)就像是標(biāo)準(zhǔn)的汽車(chē)，配備燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和12V鉛酸電池，但也有一個(gè)額外的48V鋰離子電池和電驅(qū)動(dòng)器。
車(chē)子前進(jìn)后的一百米左右由48V電池為汽車(chē)提供純動(dòng)力，因此可以使用更小、更高效的發(fā)動(dòng)機(jī)以維持加速。這也就代表在頻繁啟動(dòng)的交通中不會(huì)使用到燃油發(fā)動(dòng)機(jī)。
因此汽車(chē)制造商可以將此作為城市交通的最新能源效率標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)須重新設(shè)計(jì)整輛車(chē)。
相較于12V系統(tǒng)，48V電池還可以提供更高的峰值負(fù)載能力，因此可以供電給空調(diào)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向和渦輪增壓器，不會(huì)因?yàn)檫B接至發(fā)動(dòng)機(jī)而不斷吸收電能。使用一些巧妙的控制算法可以大幅提高車(chē)輛的整體效率。
對(duì)于工業(yè)應(yīng)用而言，這一切都意味著48V鋰離子電池將很快成為大量生產(chǎn)的低成本產(chǎn)品。由于鋰離子電池的尺寸比同等的鉛酸電池更小更輕，因此它們非常適合作為48V系統(tǒng)的備用電源存儲(chǔ)組件。
48V鉛酸蓄電池和48V鋰離子的主要區(qū)別是電壓等級(jí)。48V輸入DC/DC轉(zhuǎn)換器電源是傳統(tǒng)電信的標(biāo)準(zhǔn)，舊型鉛酸電池充電器輸出電壓范圍為18-75V。鋰離子電池組不得過(guò)度充電或深度放電以免損壞電池。
LV148規(guī)范詳列出各種限制：
LV148 48V鋰離子電壓電平：
一個(gè)有鋰離子備份的48V電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器無(wú)需在4：1的輸入電壓范圍內(nèi)工作，但非常適合3：1的輸入范圍（20-60V）。此外，舊電信標(biāo)準(zhǔn)允許高達(dá)75VDC的輸入電壓，該電壓卻高于安全超低電壓（SELV）的60VDC限制。如果工業(yè)安裝可以采用SELV，那么就可以在布線、安裝和設(shè)備成本方面節(jié)省大量資金，這就是為什么以太網(wǎng)供電（PoE）的限制定在56VDC的原因。
綜上所述，在20-60V的 3：1輸入電壓范圍內(nèi)工作的DC/DC轉(zhuǎn)換器適合48V鋰離子電池電壓、24V、36V和48V的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌穩(wěn)壓電源（±10%），以及PoE電源電壓。
RECOM的RS3-Z系列提供3W微型DC/DC模塊，高達(dá)3kV的隔離電壓，適用于新48V電源標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)換器可提供3.3V、5V、9V、12V、15V、±3.3V、±5V、±12V，以及±15V的調(diào)節(jié)輸出電壓，使用20V至60V的電源來(lái)為各種傳感器、監(jiān)視器、ADC、DAC和隔離數(shù)據(jù)總線供電。轉(zhuǎn)換器具有防潮和防塵的保護(hù)功能，可在-40°C至+85°C的環(huán)境溫度下工作，并獲得UL和EN認(rèn)證，因此非常適合工業(yè)應(yīng)用。
RECOM還推出一系列具有48V輸出，120W、240W或480W輸出功率的單相AC/DC 導(dǎo)軌安裝電源。這些轉(zhuǎn)換器可以提供高達(dá)150%瞬態(tài)過(guò)功率啟動(dòng)負(fù)載，同時(shí)可以并聯(lián)以增加輸出電流。轉(zhuǎn)換器獲得完整的UL/IEC和EN認(rèn)證，符合工業(yè)應(yīng)用的要求。
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