傳統上，在分布式架構中，總線轉換器提供隔離的中間總線電壓，為系統板上的各種負載點 （POL） 穩壓器供電。這種架構在許多應用中都很常見，包括 ATE、服務器、電信系統和工業控制。雖然使用隔離總線轉換器有很多優點，但也有一些缺點。除了增加轉換器的成本外，用于隔離的大功率變壓器還會降低轉換器的效率和功率密度。更重要的是，通常將多個低功率轉換器并聯以實現所需的高功率，從而導致成本更高、效率和功率密度更低，以及系統可靠性降低。

　　然而，有許多應用不需要或不需要這種電流隔離。汽車就是其中之一，特別是在汽車制造商采用 48 V 電池來保持足夠能量的情況下。這 48 V 進一步轉換為 12 V DC，為汽車中的多個電氣系統供電。根據Vicor 的白皮書［1］ “使用新型非隔離總線轉換器重新構建 48 V 電源系統”，此應用中不需要隔離。

　　非隔離總線轉換器可以工作的另一個應用是電信。Vicor 系統工程總監 Maurizio Salato 說，隨著傳統的 -48 V 系統現在被 +48 V 總線電壓取代，在這個應用中，電池和電子功能之間不需要隔離。紙。

　　簡而言之，在許多這些應用中，系統源電壓都被很好地隔離了。因此，不需要另一層隔離。用非隔離式雙向 DC/DC 總線轉換器代替中間總線轉換器可以同時通過雙向啟動和控制以低成本提高效率和密度。

　　非隔離總線轉換器

　　為了解決這個問題，Vicor 開發了非隔離、固定轉換比的雙向總線轉換器模塊 （NBM），該模塊采用新穎的變壓器設計和稱為正弦振幅轉換器 （SAC） 的專有拓撲結構。與具有電流隔離的傳統變壓器不同，Vicor 的自耦變壓器減少了磁芯損耗并提供了更高的匝數比。傳統上，總線轉換器使用匝數比為 4:1 的隔離變壓器。在 Vicor 的非隔離式設計中，通過正確配置繞組連接，將其重新配置為 5:1 自耦變壓器，如圖 1 所示。

　　圖 1：相比之下，非隔離式自耦變壓器提供更高的轉換率。

　　該設計使用專有的基于變壓器的串聯諧振拓撲 SAC 在 NBM 模塊中實現（圖 2）。SAC 以固定頻率工作，該頻率等于初級側儲能電路的諧振頻率。初級側開關 FET 被鎖定到初級的自然諧振頻率，并在過零處進行開關，從而消除了開關中的功耗（提高了效率）并大大減少了高次諧波的產生（需要更少的濾波）。初級諧振回路中的電流是純正弦而不是準正弦（如在前幾代轉換器中看到的）或方波（在更傳統的硬開關轉換器中看到）。這有助于大大降低諧波含量并提供更清晰的輸出噪聲頻譜。最后，根據 Vicor‘

　　圖 2：正弦振幅轉換器 （SAC） 是 Vicor 專有的基于變壓器的串聯諧振拓撲。

　　圖 3 顯示了包含 SAC 的 NBM 的典型高級框圖?！坝捎诜歉綦x變壓器設計與隔離變壓器相比，部分初級側電流直接流向次級，因此 NBM 將具有更高的輸出電流/功率能力，然后是類似的隔離設計，”Ping 解釋道。Ping 補充說，這種輸出電流/功率的增加轉化為非隔離變壓器設計 NBM 的更低的美元/安培 （$/Watt） 成本。

　　NBM 的另一個好處是雙向啟動和控制。這意味著 NBM 可以啟動并開始正向（降壓方向）或反向（升壓方向）的處理能力。例如，對于 K=1/5 NBM，可以在其輸入側施加 48 V 的輸入電源，而 NBM 將在其輸出端產生 9.6 V。此配置中的功率流將從輸入流向輸出。此外，還可以將 9.6 V 的電源施加到其輸出端，NBM 將在其輸入端產生 48 V 的電壓。在這種情況下，NBM 將反向處理從輸出到輸入的功率。Vicor 產品營銷總監 Jeremy Steddom 表示，無論電源流向如何，啟用/禁用和溫度監控等控制功能都將發揮作用。

　　圖 3：Vicor 非隔離式雙向總線轉換器模塊 （NBM） 的高級框圖。

　　NBM 性能

　　根據 Steddom 的解釋，雙向總線轉換器的一些優點是：

　　防止在大負載突降情況下可能發生的輸出電壓過沖

　　再生和/或電池備份應用

　　低壓轉低壓輸電應用［1］

　　在 NBM 模塊中實施 SAC 以及自耦變壓器技術，Vicor 已準備好NBM6123T60E12A7T0R，在 36 至 60 V 的初級電壓下工作時可提供 2000 W 的功率。NBM6123 尺寸為 61 x 25.14 x 7.26 mm封裝提供超過 98% 的峰值效率（圖 4）和高達 3532 W/in 的前所未有的功率密度。3 。 對于需要 K = 1/3 的應用，制造商發布了初級電壓范圍為 36 至 46 V 的NBM6123T46C15A6T0R 。

　　圖 4：相比之下，即使外殼溫度很高，非隔離式 NBM 轉換器也能提供更高的效率。此外，功率密度無與倫比。單擊此處查看全尺寸圖像。

　　根據 Ping 的說法，還有其他供應商提供可用于 NBM 應用的非隔離式轉換器（通?；诮祲和負洌Ｈ欢祟惍a品通常受到監管，其效率和輸出功率能力大大低于 Vicor 的 NBM 產品。