結合DPA和IBA優(yōu)勢的隔離DC-DC轉換器
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簡介
先進的電信與無線架構、網絡與通信技術及高速服務平臺等終端系統(tǒng)需要持m不嗟母納屏幾新a品, S著市齙囊求, 出F了更新、更快的ASIC、DSP、FPGA、高速微處理器和存儲設備電源行業(yè)也需要作出相的{整. @些器件改了源格的要求,需要提供多路工作電壓、更高的瞬態(tài)電流要求、更小的元件尺寸。但是由于技術上若干固有的限制，使得電源的發(fā)展也受到制約。一般而言，電源系統(tǒng)不會為整體系統(tǒng)提供主要賣點，因為系統(tǒng)必須有電源供電，并且終端應用是處理數據而并非產生電壓和電流。如果電源系統(tǒng)占太多的空間，那么增加到終端產品具有競爭優(yōu)勢的一些其他技術特征就可能會被削弱或者完全忽略。為解決這些問題，系統(tǒng)設計者一直努力設計一種最佳類型的分布式電源系統(tǒng)以滿足系統(tǒng)需求，同時仍然保持高效、可靠、低成本的特點，靈活地適應快速變化的需求。
多種選擇
今天，有多種電源構架方案可以x?。峨s詮ぷ髟36V-75V正常電壓范圍的電信系統(tǒng)，一般而言，按功率等級和電壓軌的數量決定是使用 DPA(分布式電源架構)或 IBA（中轉母線架構）中的何種構架。對于大功率計算系統(tǒng)和服務器供電這樣的系統(tǒng)，有經驗的設計師發(fā)現系統(tǒng)背板由 48V或更高的電壓作為母線，K且把 48V電壓轉換到所需的 POL電壓時，更具有效率優(yōu)勢。
圖 1和圖 2分別以簡化結構框圖的形式顯示了典型的 DPA和 IBA構架拓撲。DPA將輸入的交流電（AC）轉換為 36V-75V或 36V-60V窄范圍的直流電壓（DC）。
每個負載輸出電壓由與負載電流大小相的隔離DC-DC轉換器供電。通常，這種方法的成本極高，所需的電路板面積也極大。但由于“串級”轉換階數較少，輸入母線分布損耗較低，因此能夠產生極高的整體效率。IBA架構致力于減少電路板面積和DPA架構的成本。這種方法將交流電轉換為與 DPA相同的寬范圍或窄范圍的直流電。對于寬范圍要求，采用夯虬敕菏?、隔离内s咦換器（IBC）將高電壓降到窄范圍非隔離點負載轉換器（NiPOL）相對于占空比和效率而言的平均最佳點。每個 NiPOL工作在此母線電壓下，并且產生每個負載所需的穩(wěn)定輸出電壓。對于窄范圍情況，為NiPOL供電的隔離式 DC-DC轉換器可以是半夯蟶踔鐐耆不菏健＞ IBA拓撲而言，窄范圍的半夯蟯耆不菏劍具有極高的功率密度和效率；而對于寬范圍的夯虬敕菏劍具有較低的效率和功率密度。在不呵榭魷攏每個 NiPOL的輸入電壓變化1/K， K是 IBC的降壓比率。IBA的優(yōu)勢是通過使用較小的 NiPOL和一級隔離電源，將電源系統(tǒng)的整體尺寸和成本降至最低。小型NiPOL可以靠近點負載，顧名思義是得到更好的瞬態(tài)響應。與 DPA相比，IBA的每路電壓有兩級轉換，分布損耗以中轉母線電流的平方增加，因此它的缺點是系統(tǒng)整體效率較低。這種構架的效率很難做高，是因為中轉母線電壓比 DPA拓撲低四倍以上，因此對于給定的輸出功率產生更高的中轉母線電流。此外，每個 NiPOL的中轉母線電壓不會產生最佳的效率。
結合 DPA和IBA兩者的優(yōu)勢
如果將 DPA和 IBA拓撲兩者的優(yōu)勢相結合，將會如何？如果系統(tǒng)總體尺寸能夠進一步降低但對效率不造成明顯的影響，同時仍然保留直接向點負載供電的能力，某些系統(tǒng)的功率配置便可通過縮小尺寸或 減少所需的轉換階數而受益。為了實現這個目標，隔離式 DC-DC轉換器需要經歷又一個突破性發(fā)展。
最近這種技術革新已獲得突破性發(fā)展。 Cool-PowerTM PI3101隔離式 DC-DC轉換器是高性能電源轉換產品系列的一部分。PI3101是一款 3.3V輸出，60W超高功率密度的隔離式 DC-DC轉換器，產生 400W/in 3和 106W/in 2這種前所未有的功率密度，同時工作在 36V-75V寬輸入電壓范圍內。高效率軟開關電源架構與創(chuàng)新的集成式功率系統(tǒng)級封裝（PSiP）概念相結合，使隔離式 1/16磚電源封裝尺寸縮小一半以上，如圖3和圖4所示。
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