分布式電源架構(DPA)在現代電信和數據通信設備以及數據中心服務器中很受歡迎。 DPA拓撲傳統上使用前端AC/DC轉換器模塊,該模塊從AC電源產生高壓DC輸出。設計人員通常更喜歡中間總線架構(IBA),因為有效地將前端高DC電壓(通常為48 V)轉換為負載點(POL)所需的低電壓以為電源上的電子負載供電。主機板。基于IBA的電源系統使用稱為中間總線轉換器(IBC)的隔離式DC/DC轉換器模塊將前端高壓輸入總線轉換為中間電平電壓,例如9或12 VDC及更低。簡單的總線轉換器(圖1)。
圖1:中間總線架構(IBA)使用總線轉換器將高壓配電總線降壓至中間直流電壓。
較低的中間總線電壓使系統設計人員可以輕松使用非常高效,高密度,非隔離的POL(niPOL)來進一步驅動系統板上的微處理器,存儲器模塊和其他電子設備。多年來,這種IBA方案中使用的總線轉換器模塊已經發生了巨大的變化。這些轉換器現在有各種行業標準格式 - 例如開放式框架,磚塊和可表面安裝的模塊 - 用于升級系統板上實現的當前IBA方案。雖然大多數總線轉換器輸出是半穩壓的,但有些還提供完全穩壓的輸出。
IBC和BCM
根據空間和功率要求,Vicor提供兩種類型的總線轉換器,即IBC和總線轉換器模塊,或BCM,它們都是固定比率和隔離式DC/DC轉換器。兩種類型都采用具有零電壓開關(ZVS)架構的正弦幅度轉換器拓撲結構,以實現高效率和高密度以及靈活性。雖然IBC的額定輸出功率超過300 W,但BCM的輸出功率低于300 W.為了簡化為終端系統選擇最合適的中間轉換器模塊的任務,Vicor準備了一個新的DC/DC選擇工具,是該公司在線PowerBench設計中心的一部分(請參閱TechZone文章“設計工具幫助您為您的應用選擇合適的DC/DC模塊”)。該設計中心的一個有用功能是模擬器。這意味著,工程師可以在投入選定產品之前,在特定應用的操作條件和熱環境中交互式地模擬DC/DC轉換器的電氣和熱性能。然而,目前,模擬器僅適用于固定比率的IBC系列部件;正在努力在不久的將來納入BCM。
說到Vicor的IBC,1磚版VI BRICK以開放式框架的形式提供98%的峰值效率,以促進模塊上下的氣流,從而最大限度地降低下游組件的溫升。實際上,制造商現在可以選擇將四分之一磚的IBC連接到散熱器或冷板進行熱管理。此外,Vicor的四分之一磚和八分之一磚IBC與行業標準兼容。對于36 VDC輸入,八塊磚的額定功率高達500 W,對于55至60 VDC輸入,四分之一磚的額定功率高達850 W.
該公司為IBC050系列增加了尺寸為2.30 x 1.45 x 0.42英寸的低調成員,這些成員可作為工業標準,5:1和4:1固定比率轉換器的四分之一磚插入式升級。該系列產品的輸出功率范圍為600至850 W,可在熱約束系統中產生最大可用功率,同時為高價值元件釋放寶貴的電路板空間。
例如,IB050Q096T70N1-00四分之一磚IBC可提供高達750 W的輸出功率,并可作為行業標準5:1固定比率轉換器的直接升級。它的輸入電壓范圍為36至60 VDC,輸入至輸出具有9.6 VDC輸出和2,250 VDC隔離。額定輸出電流高達70 A(最大值),峰值效率高達98%。四分之一磚使設計人員能夠節省寶貴的電路板空間,并在50°C時使用400 LFM氣流實現滿負荷運行。同樣,Vicor的八號磚IBC轉換器可提供高達500 W的功率水平,可替代空間受限系統市場中具有競爭力的四分之一磚。占位面積為八分之一的IB048E120T40N1-00(圖2)就是這樣一種總線轉換器,額定輸入功率為50至55 VDC,最高可達500 W.輸出為12 VDC,隔離1,500 VDC。由于1 MHz帶寬操作,IBC將瞬態響應時間縮短了10倍,無需在中間總線上使用大容量電容,以節省更多空間。
圖2:功率水平高達500 W,如今的八分磚IBC可以替代空間受限的應用中的四分之一磚。
對于需要300 W以下總線轉換器的應用,Vicor已準備好標有V?I Chip BCM的表面貼裝產品。功率密度為1,000 W/in3,峰值效率超過96%,BCM(圖3)在用作總線轉換器時具有顯著優勢。此外,它們比硬切換IBC更安靜,更快。全芯片和半芯片BCM都兼容,具有標準的拾放和表面貼裝組裝工藝。
雖然12 VDC輸出型號BCM48BH120T120A00的半芯片格式額定功率為120 W,但12 VDC輸出型號BCM48BF120T300A00的全芯片版本額定功率為300 W.兩者的輸入范圍為38至55 VDC。同樣,V?I Chip BCM系列中的9.6 VDC輸出型號為B048F096T24,全芯片封裝的輸出功率為240 W.該系列還提供低輸出型號。
圖3:BCM設計用于有效地為低壓非隔離負載點(niPOL)轉換器供電。
完全調節的數字控制
GE Energy(原Lineage Power)Barracuda(圖4)系列提供數字控制,完全穩壓,符合DOSA標準,配備PMBus的DC/DC總線轉換器。這些轉換器設計用于支持9.6至12 VDC中間總線應用,其中隨后使用niPOL生成多個低電壓。 Barracuda系列提供高達33 A的輸出電流,輸出電壓為5.0至13.2 VDC,采用基于標準的八分之一磚和1/4磚DOSA封裝。
圖4:GE的八號磚300 W總線轉換器采用數字控制完全調節。
兩個新增的寬范圍四分之一磚是QBDW033和QBVW033。 QBDW033A0B的輸入電壓范圍為36至75 VDC,輸出電壓為8.1至12 VDC時輸出電流高達33 A,輸出功率為400 W,符合DOSA標準的四分之一磚。該轉換器采用數字控制,同步整流技術,完全調節的控制拓撲結構和創新的封裝技術,可在12 VDC輸出時實現超過96%的峰值效率。 GE的QBVW033是模擬版本。
改進總線轉換器模塊的其他供應商包括Power-One和德州儀器。 Power-One的高性能20 A SQE48T20120總線轉換器采用八分之一封裝,提供高效單輸出,具有行業標準的四分之一磚引出線,便于升級。它專門設計用于氣流受限和環境溫度升高的系統。
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