四分之一砖DC/DC转换器的功率密度和效率

众所周知，中间总线架构（IBA）在现代服务器，工作站和电信设备共同被通过各种隔离的DC / DC转换器称为砖块启用。通过提供较低的直流母线电压，这些砖让系统设计人员能够快速建立高效率，高密度，负载点的非隔离（POL）降压稳压器用于驱动各种电子负载，如微处理器，FPGA和ASIC的跨系统板。构建POL调节器的任务是更简单的，因为现在的降压比越小。近日，在技术展区文章“更高功率，效率和密度八分之一砖转换器”它表明，八分之一砖转换器正在开发更多的权力来自同一个标准2.3×0.9英寸（58×23 MM）封装具有较高效率，数字控制，并降低成本。其结果是，这些砖输送的功率和四分之一砖中的功能显著较小第八砖外形与竞争力的价格较高的效率和密度。同时，砖制造商也纷纷提高了四分之一砖的性能和功耗，因为系统板需要更多的功率，更快的响应速度和更高的效率。此外，像的PMBus接口被添加为数字控制。在从制造商，如崔探索改进1/4砖，通用电气关键电源，村田电源解决方案，倍儿电源解决方案，和Vicor公司等等，本文将介绍如何四分之一砖升职处理半桥和全砖的任务。

提高标准

怀格，例如，正在推动功率包络更高，同时提高了效率栏。最近，该公司已挤输出功率为850W¯¯从一季度砖尺寸为> 98％的峰值效率。对Vicor的VIBrick®IBC系列的一部分，IB050Q096T70N1-00可以在最少的空间以前所未有的效率和瞬态响应提供最大可用功率。提供为一个简易升级为行业标准的5：1固定比例转换器，在IBC模块工作在36至60 V的输入电压范围内2250 VDC隔离从输入到输出。模块同时实现非常高的峰值效率（图1）。它的额定功率为高达80 A，但对于850 W的输出的输入电压范围是55到60V。同样地，对于550 W的输出，所述直流输入范围是36至54 V.根据供应商，2.30 x 1.45 x 0.42英寸的四分之一砖模块的开放式框架结构便于上面的模块下方的气流，以减少下游组件的温升。因此，它产生的热受限的系统中最大可用功率，使设计人员能够节省宝贵的电路板空间，并实现满负荷运转，在65°C的环境只有400 LFM气流。每Vicor的产品数据表，在IBC模块采用专有的正弦振幅转换器拓扑结构在更高的频率切换，以提高功率密度和效率的同时，减少瞬态响应时间由10结果的一个因素，它省去了穿过中间大电容总线。

图1：Vicor的VI BRICK IBC 1/4砖表现出98％的峰值效率在55°C的环境温度。结合其专利索卢斯电源拓扑，崔也带动了NQB系列1/4砖旨在满足电信系统和数据中心使用的中间总线转换器的上涨动力要求的功率密度。作为公司的Novum酒店高级电源产品组合的一部分，NQB系列能够从36至60 VDC的输入电压范围内支持高达720W¯¯在四分之一砖足迹与12 VDC的输出，同时提供了大于96％的效率。的NQB产品将最终支持更宽的输入范围，以及9.6伏的输出。其他功能还包括选择DOSA足迹兼容性，远程开/关和负载共享能力。

数字控制

对于数字控制，供应商提供的NQB-D系列，它采用32位ARM微控制器与功率优化的固件，以最大限度地提高和扁平化的应用中负载条件差别很大的效率曲线。此外，PMBus的1.2版接口可用于远程控制和监控，以及配置砖输出电压，电压裕度，故障管理，精确延时加速，以及启动/停止。同样，通用电气关键电源已纳入公司的高功率梭子鱼线，它提供了全面监管的DOSA标准的四分之一砖封装的数字控制。 PMBus的武装梭子鱼砖旨在提供9.6至12 VDC中间总线电压驱动非隔离负载点转换器。用36至75伏直流输入范围，12伏直流输出QBDW025A0B额定的300瓦（图2）的输出功率。它支持在PMBus 1.2规范的命令的子集。支持的命令进行了详细的产品数据表所述。使用的PMBus编程控制器参数可以被存储为默认供以后使用。的四分之一砖QBDW025A0B包含用来存储配置设置和比例因子非易失性存储器。

图2：GE关键电源的DOSA标准的四分之一砖QBDW025A0B，梭子鱼系列中的一员，额定300瓦的12伏直流输出电源。要达到96％或更高的效率，梭子鱼砖将同步整流以及创新的包装。因为输出完全从输入隔离，它允许多功能极性的配置和接地连接。此外，通过内置在输入和输出滤波，直流/直流转换器减少了外部过滤。梭子鱼砖的输出过电流保护，过压和过热。对于更高的功率要求，QBDW025A0B电源模块提供了并行操作的可选功能。它提供了一个精确的，强制的输出电压负载调整下降特性。据GE，输出设定值和下垂斜率经过工厂校准，以确保多个模块的负载调节特性的最佳匹配。为实现负载分担的要求，在数据表是很好的解释。其他选项包括一个底座故障关机后的散热管理和自动重启。在自然对流和强制对流的环境下使用的基板提高了散热性能。另外，它也允许单元被部署在所述基板被连接到一个大的热沉，或者冷板传导冷却的应用程序。

更宽的输入电压范围

正常情况下，输入电压范围为砖型转换器2：1，这意味着最大工作电压约为最小两次。典型的例子是18至36 V和36至75。然而，对于像村田电源解决方案和贝尔电源解决方案应用设备可以部署的环境中，所提供的电压可以是相当不同的，制造商提供的超wide-车型输入电压范围。在这些产品中，所述输入范围可以是3：1或更宽。一个很好的例子是村田制作所的四分之一砖转换器UWQ-12/20-T48。专为无线回程，范围广泛的网络，以及其他电信应用程序，它接受输入18〜60 VDC从DOSA兼容开放框架四分之一的四分之一砖封装仅58.4 x 36.8占领提供12 VDC在20 A x 11.7毫米（2.3×1.45 x 0.46英寸）。提供精确的负载和线路调整，该单元可确保输出电压不根据负荷的变化而变化超过±1.25％。典型效率是92％，而多达三个单元可以并行操作以提供冗余或负载共享更高出功率（图3）。除了开/关控制，提供远程，四分之一四分之一砖转换器提供过电流保护，过温度，输入欠压，输出短路。此外，可选的底座可用于传导冷却。

图3：村田制作所的隔离1/4砖可以同时获得更大的输出电流连接。在UWQ系列，村田还增加了1/4砖，4：1输入功能。一个这样的成员是UWQ-12/17-Q48具有18〜75 VDC的标称48 V输入的输入范围。固定-DC输出为12 V在17 A电流。其他功能包括远程开/关控制，DOSA兼容的引脚输出和外形，丰富的自我保护，过压保护，输入欠压，电流限制和热关断。同样，倍儿电源解决方案已准备好指定的UIQ，以解决18 V的宽直流输入75 V和产生的直流输出DOSA兼容240W的四分之一砖系列12，5，或3.3 V型UIQ48T20120，例如，提供12 VDC，20 A和超过92％的效率。它是专为操作在具有有限气流和增加的环境温度下系统量身定制的。此外，该砖模块采用的散热器，它提供了冷板和散热选项（图4）的有效热界面。

图4：贝尔电源解决方案“DOSA兼容的四分之一砖UIQ48T20120设有散热片，进一步提升了转换器的热性能。综上所述，四分之一砖DC / DC转换器的新标准功率密度，转换效率和热性能，同时在电路板上增加更多的功能。其结果是，它们被处理体之前分配给一半和完全砖块那个任务。