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采用集成DC-DC轉(zhuǎn)換器的分布式電源系統(tǒng)介紹[1]

交換技術(shù)與網(wǎng)絡管控責任編輯：regedt 2012-03-23

摘要：傳統(tǒng)的分布式電源架構(gòu)采用多個隔離型DC-DC電源模塊將48V總線電壓轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)電源電壓，如5V、3.3V和2.5V.然而該配置很難滿足快速響應的低壓處理器、DSP、ASIC以及DDR存儲器的負載要求。這類器件對電源提出了更加嚴格的要求：非?？斓乃矐B(tài)響應、高效率、低電壓以及緊湊的電路板尺寸。引言通過使用單個大功率、隔離型DC-DC模塊將48V電壓

傳統(tǒng)的分布式電源架構(gòu)采用多個隔離型DC-DC電源模塊將48V總線電壓轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)電源電壓，如5V、3.3V和2.5V.然而該配置很難滿足快速響應的低壓處理器、DSP、ASIC以及DDR存儲器的負載要求。這類器件對電源提出了更加嚴格的要求：非常快的瞬態(tài)響應、高效率、低電壓以及緊湊的電路板尺寸。

引言

通過使用單個大功率、隔離型DC-DC模塊將48V電壓轉(zhuǎn)換成一個中等電源，如12V或更低電壓，可以獲得較好的系統(tǒng)性能。將這一中等電壓再轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)負載所要求的具體電壓。這樣的電壓轉(zhuǎn)換可以通過非隔離、負載點電源實現(xiàn)，如圖1右側(cè)框圖所示。對于第二級電源轉(zhuǎn)換，集成開關(guān)穩(wěn)壓器是非常理想的選擇，因為輸入電壓（≤ 12V）和輸出電流（< 10A）相對較低。

采用集成開關(guān)調(diào)節(jié)器的優(yōu)勢

電子行業(yè)的很多領(lǐng)域，包括電源電子行業(yè)，其共同目標是集成系統(tǒng)元件，以降低總體成本、提高可靠性，并且盡可能縮小PCB面積。在過去的二十年，電源管理IC制造商開展了大量工作，在芯片內(nèi)部集成眾多功能，以滿足隔離、非隔離型DC-DC轉(zhuǎn)換應用的需求。

集成開關(guān)電源在一個封裝中集成了MOSFET、柵極驅(qū)動器以及用于DC-DC開關(guān)轉(zhuǎn)換的PWM控制器，這已不再是新的概念。當前所面臨的問題是如何提高這些器件的輸出電流能力以及增強此類器件的功能。它們非常適合現(xiàn)代通信單板中分布式電源所要求的緊湊、多通道負載點電源，能夠?qū)討B(tài)負載提供卓越的瞬態(tài)響應。

為通信系統(tǒng)板設計、開發(fā)、測試電源會占用單板開發(fā)過程相當多的時間。除PCB布局所花費的時間外，電源開發(fā)中一個主要問題是解決布局相關(guān)的問題，這些問題包括：不合理的功率級布局、不恰當接地、將敏感的模擬走線布在電流和電壓快速變化的電源線附近、沒有為電壓和電流檢測提供開爾文連接、EMI超標、去耦電容的位置不正確等。當電源采用多個外圍分立元件時，這些問題中極有可能產(chǎn)生布板錯誤。

相反，集成開關(guān)調(diào)節(jié)器將功率級（MOSFET和柵極驅(qū)動器）和電流檢測功能集成到了器件內(nèi)部，從而消除了與PCB相關(guān)的諸多問題，進而避免了大部分布板問題。不僅如此，集成開關(guān)調(diào)節(jié)器的引腳配置在設計中也有意避開了元件布局和接地問題。集成開關(guān)調(diào)節(jié)器通常提供結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)過優(yōu)化與驗證的PCB布局，有助于縮短開發(fā)周期，加快產(chǎn)品上市。

由于現(xiàn)代電信系統(tǒng)環(huán)境需要高性能、小尺寸設計，PCB空間變得更加緊張。將功率級和PWM控制器集成到芯片內(nèi)部能夠有效節(jié)省空間；集成開關(guān)調(diào)節(jié)器能夠工作在較高的工作頻率，允許使用小尺寸的輸入/輸出電容、電感及其它濾波電容，與分立方案相比，進一步節(jié)省了電路板空間。較高的工作頻率還能夠設計較寬的控制環(huán)路帶寬，支持快速負載瞬態(tài)響應。

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