在升級(jí)系統(tǒng)板上實(shí)現(xiàn)中間總線架構(gòu)方案

分布式電源架構(gòu)（DPA）在現(xiàn)代電信和數(shù)據(jù)通信設(shè)備以及數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中很受歡迎。 DPA拓?fù)鋫鹘y(tǒng)上使用前端AC/DC轉(zhuǎn)換器模塊，該模塊從AC電源產(chǎn)生高壓DC輸出。設(shè)計(jì)人員通常更喜歡中間總線架構(gòu)（IBA），因?yàn)橛行У貙⑶岸烁逥C電壓（通常為48 V）轉(zhuǎn)換為負(fù)載點(diǎn)（POL）所需的低電壓以為電源上的電子負(fù)載供電。主機(jī)板?；贗BA的電源系統(tǒng)使用稱為中間總線轉(zhuǎn)換器（IBC）的隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊將前端高壓輸入總線轉(zhuǎn)換為中間電平電壓，例如9或12 VDC及更低。簡(jiǎn)單的總線轉(zhuǎn)換器（圖1）。

圖1：中間總線架構(gòu)（IBA）使用總線轉(zhuǎn)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(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以輕松使用非常高效，高密度，非隔離的POL（niPOL）來(lái)進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)板上的微處理器，存儲(chǔ)器模塊和其他電子設(shè)備。多年來(lái)，這種IBA方案中使用的總線轉(zhuǎn)換器模塊已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。這些轉(zhuǎn)換器現(xiàn)在有各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式 - 例如開(kāi)放式框架，磚塊和可表面安裝的模塊 - 用于升級(jí)系統(tǒng)板上實(shí)現(xiàn)的當(dāng)前IBA方案。雖然大多數(shù)總線轉(zhuǎn)換器輸出是半穩(wěn)壓的，但有些還提供完全穩(wěn)壓的輸出。

IBC和BCM

根據(jù)空間和功率要求，Vicor提供兩種類型的總線轉(zhuǎn)換器，即IBC和總線轉(zhuǎn)換器模塊，或BCM，它們都是固定比率和隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器。兩種類型都采用具有零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）架構(gòu)的正弦幅度轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)高效率和高密度以及靈活性。雖然IBC的額定輸出功率超過(guò)300 W，但BCM的輸出功率低于300 W.為了簡(jiǎn)化為終端系統(tǒng)選擇最合適的中間轉(zhuǎn)換器模塊的任務(wù)，Vicor準(zhǔn)備了一個(gè)新的DC/DC選擇工具，是該公司在線PowerBench設(shè)計(jì)中心的一部分（請(qǐng)參閱TechZone文章“設(shè)計(jì)工具幫助您為您的應(yīng)用選擇合適的DC/DC模塊”）。該設(shè)計(jì)中心的一個(gè)有用功能是模擬器。這意味著，工程師可以在投入選定產(chǎn)品之前，在特定應(yīng)用的操作條件和熱環(huán)境中交互式地模擬DC/DC轉(zhuǎn)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(lái)納入BCM。

說(shuō)到Vicor的IBC，1磚版VI BRICK以開(kāi)放式框架的形式提供98％的峰值效率，以促進(jìn)模塊上下的氣流，從而最大限度地降低下游組件的溫升。實(shí)際上，制造商現(xiàn)在可以選擇將四分之一磚的IBC連接到散熱器或冷板進(jìn)行熱管理。此外，Vicor的四分之一磚和八分之一磚IBC與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容。對(duì)于36 VDC輸入，八塊磚的額定功率高達(dá)500 W，對(duì)于55至60 VDC輸入，四分之一磚的額定功率高達(dá)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(diào)成員，這些成員可作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，5：1和4：1固定比率轉(zhuǎn)換器的四分之一磚插入式升級(jí)。該系列產(chǎn)品的輸出功率范圍為600至850 W，可在熱約束系統(tǒng)中產(chǎn)生最大可用功率，同時(shí)為高價(jià)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(dá)750 W的輸出功率，并可作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5：1固定比率轉(zhuǎn)換器的直接升級(jí)。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(dá)70 A（最大值），峰值效率高達(dá)98％。四分之一磚使設(shè)計(jì)人員能夠節(jié)省寶貴的電路板空間，并在50°C時(shí)使用400 LFM氣流實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。同樣，Vicor的八號(hào)磚IBC轉(zhuǎn)換器可提供高達(dá)500 W的功率水平，可替代空間受限系統(tǒng)市場(chǎng)中具有競(jìng)爭(zhēng)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(zhuǎn)換器，額定輸入功率為50至55 VDC，最高可達(dá)500 W.輸出為12 VDC，隔離1，500 VDC。由于1 MHz帶寬操作，IBC將瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間縮短了10倍，無(wú)需在中間總線上使用大容量電容，以節(jié)省更多空間。

圖2：功率水平高達(dá)500 W，如今的八分磚IBC可以替代空間受限的應(yīng)用中的四分之一磚。

對(duì)于需要300 W以下總線轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，Vicor已準(zhǔn)備好標(biāo)有V?I Chip BCM的表面貼裝產(chǎn)品。功率密度為1，000 W/in3，峰值效率超過(guò)96％，BCM（圖3）在用作總線轉(zhuǎn)換器時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì)。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(biāo)準(zhǔn)的拾放和表面貼裝組裝工藝。

雖然12 VDC輸出型號(hào)BCM48BH120T120A00的半芯片格式額定功率為120 W，但12 VDC輸出型號(hào)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(hào)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(hào)。

圖3：BCM設(shè)計(jì)用于有效地為低壓非隔離負(fù)載點(diǎn)（niPOL）轉(zhuǎn)換器供電。

完全調(diào)節(jié)的數(shù)字控制

GE Energy（原Lineage Power）Barracuda（圖4）系列提供數(shù)字控制，完全穩(wěn)壓，符合DOSA標(biāo)準(zhǔn)，配備PMBus的DC/DC總線轉(zhuǎn)換器。這些轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于支持9.6至12 VDC中間總線應(yīng)用，其中隨后使用niPOL生成多個(gè)低電壓。 Barracuda系列提供高達(dá)33 A的輸出電流，輸出電壓為5.0至13.2 VDC，采用基于標(biāo)準(zhǔn)的八分之一磚和1/4磚DOSA封裝。

圖4：GE的八號(hào)磚300 W總線轉(zhuǎn)換器采用數(shù)字控制完全調(diào)節(jié)。

兩個(gè)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(shí)輸出電流高達(dá)33 A，輸出功率為400 W，符合DOSA標(biāo)準(zhǔn)的四分之一磚。該轉(zhuǎn)換器采用數(shù)字控制，同步整流技術(shù)，完全調(diào)節(jié)的控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和創(chuàng)新的封裝技術(shù)，可在12 VDC輸出時(shí)實(shí)現(xiàn)超過(guò)96％的峰值效率。 GE的QBVW033是模擬版本。

改進(jìn)總線轉(zhuǎn)換器模塊的其他供應(yīng)商包括Power-One和德州儀器。 Power-One的高性能20 A SQE48T20120總線轉(zhuǎn)換器采用八分之一封裝，提供高效單輸出，具有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的四分之一磚引出線，便于升級(jí)。它專門設(shè)計(jì)用于氣流受限和環(huán)境溫度升高的系統(tǒng)。