電源系統結構的發展趨勢

十多年來，分布式電源架構(DPA)已被廣泛應用， 而且在高密度電源模塊出來以后，它的優點更能充份的發揮。在工控， 軍工及醫療儀器方面都得到了充分的利用。分布式電源結構已成為電源的主流架構。
電子設備和系統的發展對所需的電源要求正在持續增加， 系統需要的電源規格不一， 但大致發展趨勢是輸出不斷增多及分散， 負載瞬變更快速， 負載電壓較低而電流卻極大， 以及電路板趨向密集。 設計師不得不去尋找一些小封裝、高效率以及高電流密度的DC-DC轉換器， 還需考慮不斷壓縮的成本。 目前市場上的功率產品及相應的功率結構已被應用到它們所能發揮的功能極限， 很難再進一步改良。 本文將介紹三種電源系統結構，其中包括一項創新的電源架構 ?分比式電源架構 (Factorized Power 或 Factorized Power Architecture)， 簡稱FPA及實現這項架構的嶄新功率組件。

分布式電源結構
分布式電源是非集中的電源結構，通常是由一個在AC市電端的AC-DC轉換器構成，給放在別處的DC-DC轉換器供電。該AC-DC轉換器提供一個中轉總線電壓，通常為48V，以及穩壓、隔離、噪聲消除和功率因素校正等功能。DPA結構如圖1所示。
該中轉電壓由靠近負載端的DC-DC轉換器傳給負載。一般在通信系統中是在48V總線上分布功率，板上的隔離式DC-DC轉換器匹配負載的需要。這有助于動態響應及去除系統上的分布電壓等問題。
分布式手段能分散系統熱能，大大減少或去除所需的散熱器或高速風流。整體系統溫度保持均散平穩，較易符合可靠性指標。
但是DPA的成本較高，例如，每個“磚式”模塊都包含隔離、穩壓、電壓轉變、EMI濾波及輸入保護等功能，在離線源需進行整流，從而附加了功率處理步驟，降低了整體效率。還有，如單個DC-DC轉換器不能提供足夠的功率或個別輸出需有冗余特性，便需并聯多個DC-DC轉換器，從而增加了系統的復雜性，這是由于將各并聯DC-DC轉換器的遙感端接到共同端點，以及每個并聯轉換器需附加電路以使它們能均流而造成的。

中間總線架構(IBA)
中間總線架構可以分開DC-DC轉換器的隔離、變壓及穩壓三個功能而分配給兩個器件。IBC(中間總線轉換器)具有電壓轉變及隔離功能，而niPOL(非隔離負載點轉換器)則提供穩壓功能。
IBA可提供很好的成本效益，因為負載點轉換器不需隔離功能，價格相宜。中間總線架構中的非隔離負載點轉換器具備高比值電壓轉變功能以改善成本效益， niPOL依靠就近的總線轉換器在低壓下輸入功率。但niPOL不具備隔離功能，這會導致過壓靈敏的負載易受致命損壞并存在潛在接地環路問題，IBA結構如圖2所示。
現在出現了一種新芯片，稱為正弦振幅轉換器(Sine Amplitude Converter， 簡稱SAC)。SAC是一種固定頻率的共振轉換器。它的開關頻率達3.5MHz。它在初級開關采用零電壓技術，在輸出端利用零電壓及零電流開關技術做成同步整流. SAC利用低Q值， 薄身的變壓器， 可使器件的功率密度達到1000W/in3， 效率達97%。另外，SAC的噪聲放大率較中間總線模塊大大減少，而且功率傳送速度更快。
在多種SAC器件中，有一種的功能與中間總線模塊相同，稱為BCM (中間總線轉換器模塊)。BCM的輸入范圍較寬，達到38~55Vdc，它除了有12V輸出外， 還有3、4、6、8、9.6、16、24及 48V輸出。選擇12V作為中間總線只是折中方案。在高功率系統，12V不足以實現有效的供電， 電流會太高；在負載點產生低電壓則會有麻煩，這是由于非隔離降壓轉換器占空比所限， 難以實現高效率轉換。BCM的多種電壓選擇可以滿足系統及負載的不同需求。
BCM 的優點是體積小。BCM以VI芯片(VIC)封裝，體積只有1.26"