四分之一磚DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率密度和效率

眾所周知，中間總線架構(gòu)（IBA）在現(xiàn)代服務(wù)器，工作站和電信設(shè)備共同被通過各種隔離的DC / DC轉(zhuǎn)換器稱為磚塊啟用。通過提供較低的直流母線電壓，這些磚讓系統(tǒng)設(shè)計人員能夠快速建立高效率，高密度，負載點的非隔離（POL）降壓穩(wěn)壓器用于驅(qū)動各種電子負載，如微處理器，FPGA和ASIC的跨系統(tǒng)板。構(gòu)建POL調(diào)節(jié)器的任務(wù)是更簡單的，因為現(xiàn)在的降壓比越小。近日，在技術(shù)展區(qū)文章“更高功率，效率和密度八分之一磚轉(zhuǎn)換器”它表明，八分之一磚轉(zhuǎn)換器正在開發(fā)更多的權(quán)力來自同一個標(biāo)準(zhǔn)2.3×0.9英寸（58×23 MM）封裝具有較高效率，數(shù)字控制，并降低成本。其結(jié)果是，這些磚輸送的功率和四分之一磚中的功能顯著較小第八磚外形與競爭力的價格較高的效率和密度。同時，磚制造商也紛紛提高了四分之一磚的性能和功耗，因為系統(tǒng)板需要更多的功率，更快的響應(yīng)速度和更高的效率。此外，像的PMBus接口被添加為數(shù)字控制。在從制造商，如崔探索改進1/4磚，通用電氣關(guān)鍵電源，村田電源解決方案，倍兒電源解決方案，和Vicor公司等等，本文將介紹如何四分之一磚升職處理半橋和全磚的任務(wù)。

提高標(biāo)準(zhǔn)

懷格，例如，正在推動功率包絡(luò)更高，同時提高了效率欄。最近，該公司已擠輸出功率為850Wˉˉ從一季度磚尺寸為> 98％的峰值效率。對Vicor的VIBrick?IBC系列的一部分，IB050Q096T70N1-00可以在最少的空間以前所未有的效率和瞬態(tài)響應(yīng)提供最大可用功率。提供為一個簡易升級為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的5：1固定比例轉(zhuǎn)換器，在IBC模塊工作在36至60 V的輸入電壓范圍內(nèi)2250 VDC隔離從輸入到輸出。模塊同時實現(xiàn)非常高的峰值效率（圖1）。它的額定功率為高達80 A，但對于850 W的輸出的輸入電壓范圍是55到60V。同樣地，對于550 W的輸出，所述直流輸入范圍是36至54 V.根據(jù)供應(yīng)商，2.30 x 1.45 x 0.42英寸的四分之一磚模塊的開放式框架結(jié)構(gòu)便于上面的模塊下方的氣流，以減少下游組件的溫升。因此，它產(chǎn)生的熱受限的系統(tǒng)中最大可用功率，使設(shè)計人員能夠節(jié)省寶貴的電路板空間，并實現(xiàn)滿負荷運轉(zhuǎn)，在65°C的環(huán)境只有400 LFM氣流。每Vicor的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表，在IBC模塊采用專有的正弦振幅轉(zhuǎn)換器拓撲結(jié)構(gòu)在更高的頻率切換，以提高功率密度和效率的同時，減少瞬態(tài)響應(yīng)時間由10結(jié)果的一個因素，它省去了穿過中間大電容總線。

圖1：Vicor的VI BRICK IBC 1/4磚表現(xiàn)出98％的峰值效率在55°C的環(huán)境溫度。結(jié)合其專利索盧斯電源拓撲，崔也帶動了NQB系列1/4磚旨在滿足電信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心使用的中間總線轉(zhuǎn)換器的上漲動力要求的功率密度。作為公司的Novum酒店高級電源產(chǎn)品組合的一部分，NQB系列能夠從36至60 VDC的輸入電壓范圍內(nèi)支持高達720Wˉˉ在四分之一磚足跡與12 VDC的輸出，同時提供了大于96％的效率。的NQB產(chǎn)品將最終支持更寬的輸入范圍，以及9.6伏的輸出。其他功能還包括選擇DOSA足跡兼容性，遠程開/關(guān)和負載共享能力。

數(shù)字控制

對于數(shù)字控制，供應(yīng)商提供的NQB-D系列，它采用32位ARM微控制器與功率優(yōu)化的固件，以最大限度地提高和扁平化的應(yīng)用中負載條件差別很大的效率曲線。此外，PMBus的1.2版接口可用于遠程控制和監(jiān)控，以及配置磚輸出電壓，電壓裕度，故障管理，精確延時加速，以及啟動/停止。同樣，通用電氣關(guān)鍵電源已納入公司的高功率梭子魚線，它提供了全面監(jiān)管的DOSA標(biāo)準(zhǔn)的四分之一磚封裝的數(shù)字控制。 PMBus的武裝梭子魚磚旨在提供9.6至12 VDC中間總線電壓驅(qū)動非隔離負載點轉(zhuǎn)換器。用36至75伏直流輸入范圍，12伏直流輸出QBDW025A0B額定的300瓦（圖2）的輸出功率。它支持在PMBus 1.2規(guī)范的命令的子集。支持的命令進行了詳細的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表所述。使用的PMBus編程控制器參數(shù)可以被存儲為默認供以后使用。的四分之一磚QBDW025A0B包含用來存儲配置設(shè)置和比例因子非易失性存儲器。

圖2：GE關(guān)鍵電源的DOSA標(biāo)準(zhǔn)的四分之一磚QBDW025A0B，梭子魚系列中的一員，額定300瓦的12伏直流輸出電源。要達到96％或更高的效率，梭子魚磚將同步整流以及創(chuàng)新的包裝。因為輸出完全從輸入隔離，它允許多功能極性的配置和接地連接。此外，通過內(nèi)置在輸入和輸出濾波，直流/直流轉(zhuǎn)換器減少了外部過濾。梭子魚磚的輸出過電流保護，過壓和過熱。對于更高的功率要求，QBDW025A0B電源模塊提供了并行操作的可選功能。它提供了一個精確的，強制的輸出電壓負載調(diào)整下降特性。據(jù)GE，輸出設(shè)定值和下垂斜率經(jīng)過工廠校準(zhǔn)，以確保多個模塊的負載調(diào)節(jié)特性的最佳匹配。為實現(xiàn)負載分擔(dān)的要求，在數(shù)據(jù)表是很好的解釋。其他選項包括一個底座故障關(guān)機后的散熱管理和自動重啟。在自然對流和強制對流的環(huán)境下使用的基板提高了散熱性能。另外，它也允許單元被部署在所述基板被連接到一個大的熱沉，或者冷板傳導(dǎo)冷卻的應(yīng)用程序。

更寬的輸入電壓范圍

正常情況下，輸入電壓范圍為磚型轉(zhuǎn)換器2：1，這意味著最大工作電壓約為最小兩次。典型的例子是18至36 V和36至75。然而，對于像村田電源解決方案和貝爾電源解決方案應(yīng)用設(shè)備可以部署的環(huán)境中，所提供的電壓可以是相當(dāng)不同的，制造商提供的超wide-車型輸入電壓范圍。在這些產(chǎn)品中，所述輸入范圍可以是3：1或更寬。一個很好的例子是村田制作所的四分之一磚轉(zhuǎn)換器UWQ-12/20-T48。專為無線回程，范圍廣泛的網(wǎng)絡(luò)，以及其他電信應(yīng)用程序，它接受輸入18?60 VDC從DOSA兼容開放框架四分之一的四分之一磚封裝僅58.4 x 36.8占領(lǐng)提供12 VDC在20 A x 11.7毫米（2.3×1.45 x 0.46英寸）。提供精確的負載和線路調(diào)整，該單元可確保輸出電壓不根據(jù)負荷的變化而變化超過±1.25％。典型效率是92％，而多達三個單元可以并行操作以提供冗余或負載共享更高出功率（圖3）。除了開/關(guān)控制，提供遠程，四分之一四分之一磚轉(zhuǎn)換器提供過電流保護，過溫度，輸入欠壓，輸出短路。此外，可選的底座可用于傳導(dǎo)冷卻。

圖3：村田制作所的隔離1/4磚可以同時獲得更大的輸出電流連接。在UWQ系列，村田還增加了1/4磚，4：1輸入功能。一個這樣的成員是UWQ-12/17-Q48具有18?75 VDC的標(biāo)稱48 V輸入的輸入范圍。固定-DC輸出為12 V在17 A電流。其他功能包括遠程開/關(guān)控制，DOSA兼容的引腳輸出和外形，豐富的自我保護，過壓保護，輸入欠壓，電流限制和熱關(guān)斷。同樣，倍兒電源解決方案已準(zhǔn)備好指定的UIQ，以解決18 V的寬直流輸入75 V和產(chǎn)生的直流輸出DOSA兼容240W的四分之一磚系列12，5，或3.3 V型UIQ48T20120，例如，提供12 VDC，20 A和超過92％的效率。它是專為操作在具有有限氣流和增加的環(huán)境溫度下系統(tǒng)量身定制的。此外，該磚模塊采用的散熱器，它提供了冷板和散熱選項（圖4）的有效熱界面。

圖4：貝爾電源解決方案“DOSA兼容的四分之一磚UIQ48T20120設(shè)有散熱片，進一步提升了轉(zhuǎn)換器的熱性能。綜上所述，四分之一磚DC / DC轉(zhuǎn)換器的新標(biāo)準(zhǔn)功率密度，轉(zhuǎn)換效率和熱性能，同時在電路板上增加更多的功能。其結(jié)果是，它們被處理體之前分配給一半和完全磚塊那個任務(wù)。