分布式电源架构(dpa)在现代电信和数据通信设备以及数据中心服务器中很受欢迎。 dpa拓扑传统上使用前端ac/dc转换器模块,该模块从ac电源产生高压dc输出。设计人员通常更喜欢中间总线架构(iba),因为有效地将前端高dc电压(通常为48 v)转换为负载点(pol)所需的低电压以为电源上的电子负载供电。主机板。基于iba的电源系统使用称为中间总线转换器(ibc)的隔离式dc/dc转换器模块将前端高压输入总线转换为中间电平电压,例如9或12 vdc及更低。简单的总线转换器(图1)。
图1:中间总线架构(iba)使用总线转换器将高压配电总线降压至中间直流电压。
较低的中间总线电压使系统设计人员可以轻松使用非常高效,高密度,非隔离的pol(nipol)来进一步驱动系统板上的微处理器,存储器模块和其他电子设备。多年来,这种iba方案中使用的总线转换器模块已经发生了巨大的变化。这些转换器现在有各种行业标准格式 - 例如开放式框架,砖块和可表面安装的模块 - 用于升级系统板上实现的当前iba方案。虽然大多数总线转换器输出是半稳压的,但有些还提供完全稳压的输出。
ibc和bcm
根据空间和功率要求,vicor提供两种类型的总线转换器,即ibc和总线转换器模块,或bcm,它们都是固定比率和隔离式dc/dc转换器。两种类型都采用具有零电压开关(zvs)架构的正弦幅度转换器拓扑结构,以实现高效率和高密度以及灵活性。虽然ibc的额定输出功率超过300 w,但bcm的输出功率低于300 w.为了简化为终端系统选择最合适的中间转换器模块的任务,vicor准备了一个新的dc/dc选择工具,是该公司在线powerbench设计中心的一部分(请参阅techzone文章“设计工具帮助您为您的应用选择合适的dc/dc模块”)。该设计中心的一个有用功能是模拟器。这意味着,工程师可以在投入选定产品之前,在特定应用的操作条件和热环境中交互式地模拟dc/dc转换器的电气和热性能。然而,目前,模拟器仅适用于固定比率的ibc系列部件;正在努力在不久的将来纳入bcm。
说到vicor的ibc,¹砖版vi brick以开放式框架的形式提供98%的峰值效率,以促进模块上下的气流,从而最大限度地降低下游组件的温升。实际上,制造商现在可以选择将四分之一砖的ibc连接到散热器或冷板进行热管理。此外,vicor的四分之一砖和八分之一砖ibc与行业标准兼容。对于36 vdc输入,八块砖的额定功率高达500 w,对于55至60 vdc输入,四分之一砖的额定功率高达850 w.
该公司为ibc050系列增加了尺寸为2.30 x 1.45 x 0.42英寸的低调成员,这些成员可作为工业标准,5:1和4:1固定比率转换器的四分之一砖插入式升级。该系列产品的输出功率范围为600至850 w,可在热约束系统中产生最大可用功率,同时为高价值元件释放宝贵的电路板空间。
例如,ib050q096t70n1-00四分之一砖ibc可提供高达750 w的输出功率,并可作为行业标准5:1固定比率转换器的直接升级。它的输入电压范围为36至60 vdc,输入至输出具有9.6 vdc输出和2,250 vdc隔离。额定输出电流高达70 a(最大值),峰值效率高达98%。四分之一砖使设计人员能够节省宝贵的电路板空间,并在50°c时使用400 lfm气流实现满负荷运行。同样,vicor的八号砖ibc转换器可提供高达500 w的功率水平,可替代空间受限系统市场中具有竞争力的四分之一砖。占位面积为八分之一的ib048e120t40n1-00(图2)就是这样一种总线转换器,额定输入功率为50至55 vdc,最高可达500 w.输出为12 vdc,隔离1,500 vdc。由于1 mhz带宽操作,ibc将瞬态响应时间缩短了10倍,无需在中间总线上使用大容量电容,以节省更多空间。
图2:功率水平高达500 w,如今的八分砖ibc可以替代空间受限的应用中的四分之一砖。
对于需要300 w以下总线转换器的应用,vicor已准备好标有v•i chip bcm的表面贴装产品。功率密度为1,000 w/in³,峰值效率超过96%,bcm(图3)在用作总线转换器时具有显着优势。此外,它们比硬切换ibc更安静,更快。全芯片和半芯片bcm都兼容,具有标准的拾放和表面贴装组装工艺。
虽然12 vdc输出型号bcm48bh120t120a00的半芯片格式额定功率为120 w,但12 vdc输出型号bcm48bf120t300a00的全芯片版本额定功率为300 w.两者的输入范围为38至55 vdc。同样,v•i chip bcm系列中的9.6 vdc输出型号为b048f096t24,全芯片封装的输出功率为240 w.该系列还提供低输出型号。
图3:bcm设计用于有效地为低压非隔离负载点(nipol)转换器供电。
完全调节的数字控制
ge energy(原lineage power)barracuda(图4)系列提供数字控制,完全稳压,符合dosa标准,配备pmbus的dc/dc总线转换器。这些转换器设计用于支持9.6至12 vdc中间总线应用,其中随后使用nipol生成多个低电压。 barracuda系列提供高达33 a的输出电流,输出电压为5.0至13.2 vdc,采用基于标准的八分之一砖和1/4砖dosa封装。
图4:ge的八号砖300 w总线转换器采用数字控制完全调节。
两个新增的宽范围四分之一砖是qbdw033和qbvw033。 qbdw033a0b的输入电压范围为36至75 vdc,输出电压为8.1至12 vdc时输出电流高达33 a,输出功率为400 w,符合dosa标准的四分之一砖。该转换器采用数字控制,同步整流技术,完全调节的控制拓扑结构和创新的封装技术,可在12 vdc输出时实现超过96%的峰值效率。 ge的qbvw033是模拟版本。
改进总线转换器模块的其他供应商包括power-one和德州仪器。 power-one的高性能20 a sqe48t20120总线转换器采用八分之一封装,提供高效单输出,具有行业标准的四分之一砖引出线,便于升级。它专门设计用于气流受限和环境温度升高的系统。
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