電源架構 分比式功率

分比式功率架構 (FPATM)

分比式功率架構把DC-DC轉換器的功能重新編排; 并以晶片封裝的元件來實現。 它的主要元件是預穩壓模塊(PRM)和電壓轉變模塊(VTM)。PRM只有穩壓功能, VTM具變壓和隔離功能,PRM和VTM合起來,就能實現DC-DC轉換器的功能。 PRM可接受寬廣的輸入電壓及把它轉換為一個穩壓的分比母線(Vf)傳送到VTM。 VTM作為負載點轉換器,把分比母線升壓或 降壓,提供隔離電壓給負載。負載變化由反饋電路傳到PRM,由PRM 調控分比電壓,實現穩壓。

跟分布式架構或中轉母線架構不一樣, 在分比式架構, 穩壓功能由PRM提供, 可遠離負載。VTM作為負載點的轉換器, 它不需要提供穩壓的功能, 可以無須靠近負載。 它只負責按K比值 “倍大電流” 或 “降低電壓” (VOUT = Vf ? K),VTM可在整個轉換周期傳送電流,它的占空比是百份之一百。FPA以分比母線傳輸功率,可以較隨意的選擇電壓,無須如前所述的IBA架構,因固有的沖突,中轉電壓只能選定在稍高于負載的電壓,否則它的占空比將無法管理。

由于VTM負責在負載點變壓,它的K比值最高可達到200,分比母線因此無須受負載電壓限制,可設定在任何一點上,甚至可把分比母線設定跟電源電壓相同。如圖5, 負載電壓是1V,分比母線可設定為48V,完全不受負載電壓或PRM與VTM的距離影響,不需在輸送損耗與轉換損耗中折沖取舍。重點是FPA把變壓的部份放在負載點,克服了IBA面對的難題,占空比可達100%。FPA的瞬變反應較IBA理想。如前述,IBA把電感器放在中轉母線與負載之間,產生電流慣性。在FPA分比母線與負載之間沒有電感器(圖6),由于VTM不受電感慣性左右,可快速的反應負載變化。在分比母線的電容由于沒有電感的阻隔,可對負載有效旁路,該電容相等于在負載加上1/K2倍電容值,這便無須在負載點加上大電容。圖7清楚表示在FPA只需用上4uF的電容便可以取代IBA中的10000uF電容。