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中间总线结构详解

2020-10-1 08:44:22  753 总线 电源
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电源管理技术大约在五年前便进入一个转折点,这是从系统设计的角度来看的。对于台式的电信及数据通信设备来说,利用风扇散热的散热方式已到了成效无法进一步突破的极限。
这些年来通信设备的带宽不断提高,信息内容也越来越多样化,但仍然无法满足广大用户的要求。用户的要求越高,通信设备便要加设更多数字信号处理器、现场可编程门阵列以及数字特殊应用集成电路,以致负载数目越来越多,加上负载本身也越趋复杂,令传统的电源分配结构无法满足新功能的供电要求。图1所示的传统式电源分配结构采用已隔离的多输出模块式直流/直流转换器(砖块),而且每张插卡分别设有自己的转换器。这个结构的每一负载电流都相当高,令每一转换器砖块与每一负载点之间的个人电脑电路板线迹出现IR压降,导致电压极不稳定。
解决办法是将隔离屏障、降压及负载点稳压分为两个不同的转换级,以取代多输出转换器砖块。这个结构上的改变(参看图2)也有其本身的问题要解决;例如,每一转换级必须占用不超过原有解决方案体积的一半空间,而且整体来说串行组合也必须能够发挥更高的效率。
这个结构一般采用成本较低而稳压效果较差的初级转换级执行绝缘及降压功能,而负载点附近则另有效率较高的高精度次级转换级。这个初级转换级称为中间总线转换器(IBC)。一般来说,中间总线转换器会为变压器设定“伏×秒”这个恒定乘积,以稳定线路电压,但负载点稳压的效果一般都差强人意,电压波幅一般约为±10%。
整个稳压过程通常就在初级线圈内完成,初级线圈更负责监控由初级线圈按照匝数比反射至辅助线圈的输出电压。系统启动后,辅助线圈也会为初级线圈控制电路、驱动电路及稳压电路提供供电。相比之下,设于负载点的稳压器可以为负载提供极稳定的稳压效果,电压波幅一般不会超过±1%,而且不用隔离。电信系统的初级线圈电源分配总线都在-36至-72伏的电压范围内操作,而数据通信设备的总线则在+43至53伏的电压范围内操作。中间总线的操作电压通常介于8至14伏之间。
电源分配结构出现这样重大的改变之后,集成电路、稳压器及模块式直流/直流转换器也受其影响而飞速发展。最近业界更积极讨论为负载点稳压器制定一个业内标准。
目前业界已成立了三个联盟组织(电源分配开放式标准联盟(DOSA)、负载点联盟(POLA)以及电源制造商商会(PSMA)的板上贴装电源(BMPS)计划,努力为封装及接口制定通用的业界标准。这个发展也导致供应链出现微妙的变化,部分供应商开始推出与以往不同的产品。例如,半导体制造商开始生产模块式功率转换器,而电源供应器制造商开始自行设计硅片并在这个基础上推出采用CSP封装的稳压器。
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图:中间总线结构每一转换级的体积必须不可超过原有解决方案体积的一半

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王洁民 2020-10-1 09:59:25
谢谢楼主的分享
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陈夕波 2020-10-3 22:08:27
谢谢楼主的分享,学些了
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