新型功率系統(tǒng)級封裝隔離DC-DC轉換器

　　摘要：DPA和IBA拓撲各有優(yōu)劣，如能把兩者的優(yōu)勢相結合，系統(tǒng)總體尺寸進一步降低而對效率不造成明顯影響，同時仍然保留直接向點負載供電的能力，某些系統(tǒng)的功率配置便可通過縮小尺寸或減少所需的轉換階數(shù)而受益。

　　關鍵詞：高密度;隔離式;轉換器;尺寸;通信設備

　　導言

　　常用于通訊系統(tǒng)的兩大架構：分布式電源(DPA)和中間總線架構 (IBA)，各有優(yōu)劣。分布式電源(DPA)的分布效率高，但體積較大，成本較高。中間總線架構 (IBA)在窄范圍的半穩(wěn)壓或完全不穩(wěn)壓式，具有極高的功率密度和效率;而對于寬范圍的穩(wěn)壓或半穩(wěn)壓式，具有較低的效率和功率密度。在不穩(wěn)壓情況下，每個NiPOL的輸入電壓變化是1/k， k是IBC的降壓比率。IBA的優(yōu)勢是通過使用較小的NiPOL和一級隔離電源，將電源系統(tǒng)的整體尺寸和成本降至最低。小型NiPOL可以靠近點負載，顧名思義是得到更好的瞬態(tài)響應。與DPA相比，IBA的每路電壓有兩級轉換，分布損耗以中間總線電流的平方增加，因此它的缺點是系統(tǒng)整體效率較低。這種構架的效率很難做高，是因為中間總線電壓比DPA拓撲低四倍以上，因此對于給定的輸出功率產(chǎn)生更高的中間總線電流。此外，每個NiPOL的中間總線電壓不會產(chǎn)生最佳的效率。

　　發(fā)揮DPA和IBA兩者優(yōu)勢

　　如果能將DPA和IBA拓撲兩者的優(yōu)勢相結合, 系統(tǒng)總體尺寸能夠進一步降低但對效率不造成明顯影響，同時仍然保留直接向點負載供電的能力，某些系統(tǒng)的功率配置便可通過縮小尺寸或減少所需的轉換階數(shù)而受益。Picor公司最新發(fā)布了Cool-PowerTM PI3101隔離式DC-DC轉換器，該轉換器是高性能電源轉換產(chǎn)品系列的一部分。PI3101是一款3.3V輸出，60W超高功率密度的隔離式DC-DC轉換器，產(chǎn)生400W/in3和106W/in2的功率密度，同時工作在36V-75V寬輸入電壓范圍內(nèi)。將高效率軟開關電源架構與創(chuàng)新的集成式功率系統(tǒng)級封裝(PSiP)概念相結合，可以使隔離式1/16磚電源封裝尺寸縮小一半以上。

　　這種革命性的新電源轉換器通過將1/16磚替換為小封裝尺寸，來降低使用多個1/16磚的現(xiàn)有DPA系統(tǒng)的尺寸，這種小封裝尺寸的元件，甚至比很多市面上的NiPOL轉換器還小。在尺寸和重量敏感的應用中，可以考慮采用這種產(chǎn)品。該產(chǎn)品有一系列可用輸出電壓，允許系統(tǒng)設計人員靈活地將所需的隔離電壓放置在任何需要它的負載點處，而不用考慮總線結構拓撲。只要有可用的48V電壓，就可以使用這元件。PI3101和其它Cool-Power系列產(chǎn)品尺寸只有0.87〞 (長)× 0.65〞(寬) × 0.265〞(高)，是在25W或以下，體積最小，把隔離、轉換和調(diào)整結合于一身的隔離式電源解決方案。

　　一種拋棄磚式結構的芯片

　　這個方案看起來更像是一個IC芯片而不是電源，PI3101的存在功歸于一些創(chuàng)新性技術概念。

　　● 采用專利技術的雙箝位零電壓開關(DCZVS)降壓-升壓拓撲;

　　● 采用先進的平面磁器件，允許極低的漏抗和原邊至副邊良好的功率傳遞;

　　● 具有先進芯片集成的專有控制和專有門極驅動技術，使其具有高性能功率轉換的精準時序和管理。磁性設計與控制線路使得超過1MHz的開關頻率成為現(xiàn)實;

　　● 高密度表貼功率系統(tǒng)級封裝(PSiP)方便了高頻PCB布局的優(yōu)化，為設計者提供多種冷卻技術的可能性，保護了線路機械和環(huán)境因素方面的元件，提高了可靠性;