三种服务器电源系统的比较分析.pdf

第26卷第13期中国电机工程学报Vol.26No.13Jul.2006
2006年7月ProceedingsoftheCSEE©2006Chin.Soc.forElec.Eng.
文章编号：0258-8013(2006)13-0068-06中图分类号：TM910文献标识码：A学科分类号：470×40

三种服务器电源系统的比较分析
李冬,阮新波
（南京航空航天大学,江苏省南京市210016）

ComparisonofThreeServerPowerSupplySystem
LIDong,RUANXin-bo
(NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing210016,JiangsuProvince,China)

ABSTRACT:Serverpowersupplywithuniversalinputis(SSI)标准，该标准要求电源的输入范围是90-
composedofpowerfactorcorrection(PFC)stageandDC-DC
265Vrms，同时具有功率因数校正功能，以保证输入
stage.ThelossofthePFCstageislargeatlowlinewhenbus
电流谐波满足国际标准，如EN61000-3-2。该电源
voltageisregulatedat380V.Variablebusvoltage(200V-400V)
系统分为两级，前级为级，目的是减小输入电
isproposedtoimprovetheefficiencyofPFCstageatlowline.PFC
Thenthehybridfull-bridgethree-level(HFBTL)converteris流谐波和输出基本稳定的直流电压，如380V。后级
usedastheDC-DCstageforthewideinputvoltagerange.The是DC-DC级，将380V变换到12V。
meritsofthisconverterarelowvoltagestressofpowerPFC级一般采用Boost变换器。低压输入时，
semiconductor,smallcirculatingenergyandoutputfilter
PFC级的损耗主要分布在整流桥的导通损耗和开关
inductor.Thefeaturesofproposedpowersupplysystemare
管的导通损耗，导致整个电源系统效率不高[1]。文
comparedwiththeconventionalconstantbusvoltagesystem.
Theprototypesofthreepowersupplysystemarchitecturesare献[2-3]提出的软开关方法可以提高Boost变换器的
builtuptoverifytheanalysis.效率，但其主电路或控制上比较复杂。文献[4-5]提
出采用输出电压可变控制方式减小变换器的
KEYWORDS:powerfactorcorrection;variablebusvoltage;Boost
threelevel;fullbridgeconverter损耗。低压输入时，降低输出电压可以减小开关管
的占空比，从而减小开关管的导通损耗。控制输出
摘要：全球输入电压范围的服务器电源系统由功率因数校正
电压始终高于输入电压的峰值以保证较高的输入功
级(PFC)和DC-DC级组成。为了提高PFC级在低压输入时
率因数。这样在整个输入范围内输出电压将在
的效率，可以适当降低其输出电压。此时在整个输入电压范
之间变化，后级变换器的拓扑选择和设
围内母线电压的变化较大，后级变换器的拓扑选择和设计就200V~400V
计就直接影响到整个电源系统的性能。
显得尤为重要。复合式全桥三电平变换器(HFBTL)的特点是
功率器件电压应力低，环流能量少和输出滤波电感小，适用如果PFC级输出电压保持在380V左右，
于宽输入电压范围。该文从器件应力，磁性元件尺寸和损耗DC-DC级常用的拓扑是全桥变换器。当PFC级输
分布三方面比较了传统的移相控制全桥变换器(PSFB)和出电压在200V-400V变化时，虽然全桥变换器在移
HFBTL变换器。并与PFC级变换器组合，构成三种服务器相控制方式下可保证在较宽的输入电压内实现开关
电源的整机方案。最后研制三台原理样机，对三种整机方案管的零电压开关。但是高压输入时有效占空比会很
均进行了实验比较。小，原边存在较大的环流能量。整流后的变压器副

关键词：功率因数校正；变母线电压；三电平；全桥变换器边电压含有较高的交流分量，需要较大的滤波电感。
三电平直流变换器可减小原边开关管的电压和
0引言