電源轉(zhuǎn)換技術(shù)始于20世紀(jì)80年代。當(dāng)時的定制電源主要采用零電流開關(guān)準(zhǔn)共振變換器技術(shù),而磚式電源部件被認(rèn)為是一種靈活的部件,因此誕生了模塊化電源制造業(yè)務(wù)。同樣,新出現(xiàn)的電源轉(zhuǎn)換技術(shù),如開關(guān)速度為3.5MHz的突破性DC/DC電源轉(zhuǎn)換芯片,是對磚式電源概念的進(jìn)一步發(fā)展。而基于這一技術(shù)的分比式電源結(jié)構(gòu)(FactorizedPowerArchitecture,FPA)則被認(rèn)為提供了電源系統(tǒng)設(shè)計師所夢寐以求的優(yōu)點(diǎn)。例如,設(shè)計人員需要為系統(tǒng)和應(yīng)用供電,但并不希望
電源轉(zhuǎn)換技術(shù)始于20世紀(jì)80年代。當(dāng)時的定制電源主要采用零
電流開關(guān)準(zhǔn)共振變換器技術(shù),而磚式電源部件被認(rèn)為是一種靈活的部件,因此誕生了
模塊化電源制造業(yè)務(wù)。同樣,新出現(xiàn)的電源轉(zhuǎn)換技術(shù),如開關(guān)速度為3.5 MHz的突破性DC/DC電源轉(zhuǎn)換芯片,是對磚式電源概念的進(jìn)一步發(fā)展。而基于這一技術(shù)的分比式電源結(jié)構(gòu)(Factorized Power Architecture,FPA)則被認(rèn)為提供了電源系統(tǒng)設(shè)計師所夢寐以求的優(yōu)點(diǎn)。
例如,設(shè)計人員需要為系統(tǒng)和應(yīng)用供電,但并不希望電源轉(zhuǎn)換功能占據(jù)太大的系統(tǒng)空間。集中式電源可有效地將不需要的電源功能放到客戶電路板之外實(shí)現(xiàn)。然而,隨著電壓不斷降低和電流不斷提高,集中式電源面臨電源傳輸方面的挑戰(zhàn)。同樣,分布式電源也同時具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),它將電源放到負(fù)載點(diǎn)(
PoL)附近,但同時也帶來了磚式電源變換的所有問題,如重量、體積和散熱等(圖1)。最近發(fā)展起來的中間總線結(jié)構(gòu)(Intermediate Bus Architecture)則采用了非隔離的負(fù)載點(diǎn)變換器,通過隔離和高變壓比來提高成本效率(圖2)。但這需要總線變換器靠得足夠近,才能保證在低輸入電壓時提供足夠的
功率。
圖1 傳統(tǒng)磚式結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)壓、變壓和隔離功能
圖2 中間總線結(jié)構(gòu)將三種功能分開,將穩(wěn)壓功能放在負(fù)載點(diǎn)上
圖3 FPA將變壓和隔離功能放在負(fù)載點(diǎn)附近
圖 4 該FPA芯片大小為1.26英寸×0.85英寸×0.24英寸,重量為12.25g分比式電源結(jié)構(gòu)
基于新的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)的FPA克服了這些缺點(diǎn),從而為電源轉(zhuǎn)換開創(chuàng)了一個新時代。FPA將轉(zhuǎn)換器的三大功能—穩(wěn)壓、變壓和隔離—分離到兩個電源構(gòu)建模塊中(圖3)。預(yù)穩(wěn)壓模塊(
PRM)提供穩(wěn)壓功能,PRM在電壓轉(zhuǎn)換模塊(VTM)的上游,VTM則提供變壓和隔離功能。
通過將電源轉(zhuǎn)換器的三大功能分散到兩個模塊中,分比式電源結(jié)構(gòu)提高了電源系統(tǒng)的靈活性。這一結(jié)構(gòu)允許設(shè)計人員靈活地部署PRM和VTM模塊,如果他們想將PRM放在電路板以外,那么可以只將VTM放在負(fù)載點(diǎn)。事實(shí)上,由于VTM可以轉(zhuǎn)換相對高的電壓,高電壓傳輸時的I2R損失更小,因此PRM可以安裝在離負(fù)載較遠(yuǎn)的地方,甚至安裝在另一塊板上。這樣,電源設(shè)計人員就不必進(jìn)行艱難的選擇或折衷,他們可以根據(jù)應(yīng)用選擇合適的方案。
VTM提供變壓和隔離功能,根據(jù)特定VTM的K因子或變壓比,電壓可升可降。
非隔離的PRM可接收范圍相當(dāng)寬的輸入電壓并生成稱為“分比總線電壓”的穩(wěn)壓輸出電壓。這種轉(zhuǎn)換的效率很高,通常在97%~
99%的范圍。輸入與分比總線電壓越接近,效率越高。例如,一個輸入范圍為36V~75V的
48V系統(tǒng),當(dāng)輸入電壓接近48V時,效率可接近99%。
