新型功率系統(tǒng)級(jí)封裝隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器

—— PI3101 Cool-Power? 60 Watt Isolated DC-DC Converter Setting a New Benchmark for Size and Power Density

作者：C. R. Swartz Picor公司首席應(yīng)用工程師 N. Smithfield , R.I., USA 時(shí)間：2011-02-21 來(lái)源：電子產(chǎn)品世界

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  技術(shù)方案與實(shí)用技巧

常用于通訊系統(tǒng)的兩大架構(gòu)：分布式電源(DPA)和中轉(zhuǎn)總線架構(gòu) (IBA)，各有優(yōu)劣。分布式電源(DPA)的分布效率高，但體積較大，成本較高。中轉(zhuǎn)總線架構(gòu) (IBA) 在窄范圍的半穩(wěn)壓或完全不穩(wěn)壓式，具有極高的功率密度和效率;而對(duì)于寬范圍的穩(wěn)壓或半穩(wěn)壓式，具有較低的效率和功率密度。在不穩(wěn)壓情況下，每個(gè)NiPOL的輸入電壓變化是1/K， K是IBC的降壓比率。IBA的優(yōu)勢(shì)是通過(guò)使用較小的NiPOL和一級(jí)隔離電源，將電源系統(tǒng)的整體尺寸和成本降至最低。小型NiPOL可以靠近點(diǎn)負(fù)載，顧名思義是得到更好的瞬態(tài)響應(yīng)。與DPA相比，IBA的每路電壓有兩級(jí)轉(zhuǎn)換，分布損耗以中轉(zhuǎn)母線電流的平方增加，因此它的缺點(diǎn)是系統(tǒng)整體效率較低。這種構(gòu)架的效率很難做高，是因?yàn)橹修D(zhuǎn)母線電壓比DPA拓?fù)涞退谋兑陨希虼藢?duì)于給定的輸出功率產(chǎn)生更高的中轉(zhuǎn)母線電流。此外，每個(gè)NiPOL的中轉(zhuǎn)母線電壓不會(huì)產(chǎn)生最佳的效率。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/117020.htm

　　發(fā)揮DPA和IBA兩者優(yōu)勢(shì)

　　如果能將DPA和IBA拓?fù)鋬烧叩膬?yōu)勢(shì)相結(jié)合, 系統(tǒng)總體尺寸能夠進(jìn)一步降低但對(duì)效率不造成明顯影響，同時(shí)仍然保留直接向點(diǎn)負(fù)載供電的能力，某些系統(tǒng)的功率配置便可通過(guò)縮小尺寸或減少所需的轉(zhuǎn)換階數(shù)而受益。Picor公司最新發(fā)布了Cool-PowerTM PI3101隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器，將高效率軟開(kāi)關(guān)電源架構(gòu)與創(chuàng)新的集成式功率系統(tǒng)級(jí)封裝(PSiP)概念相結(jié)合，可以使隔離式1/16磚電源封裝尺寸縮小一半以上。

　　這種革命性的新電源轉(zhuǎn)換器通過(guò)將1/16磚替換為小封裝尺寸，來(lái)降低使用多個(gè)1/16磚的現(xiàn)有DPA系統(tǒng)的尺寸，這止小封裝尺寸的元件，甚至比很多市面上的NiPOL轉(zhuǎn)換器還小。在尺寸和重量敏感的應(yīng)用中，可以考慮采用這種產(chǎn)品。徑產(chǎn)品有一系列可用輸出電壓，允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員靈活地將所需的隔離電壓放置在任何需要它的負(fù)載點(diǎn)處，而不用考慮母線結(jié)構(gòu)拓?fù)洹Ｖ灰锌捎玫?8V電壓，就可以使用這元件。PI3101和其它Cool-Power系列產(chǎn)品尺寸只有0.87〞 (長(zhǎng))× 0.65〞(寬) × 0.265〞(高)，是在25W或以下，體積最小，把隔離、轉(zhuǎn)換和調(diào)整結(jié)合于一身的隔離式電源解決方案。

　　一種拋棄磚式結(jié)構(gòu)的芯片

　　這個(gè)方案看起來(lái)更像是一個(gè)IC芯片而不是電源，PI3101的存在功歸于一些創(chuàng)新性技術(shù)概念。

　　1. 采用專利技術(shù)的雙箝位零電壓開(kāi)關(guān)(DCZVS)降壓-升壓拓?fù)洹?/p>

　　2. 采用先進(jìn)的平面磁器件，允許極低的漏抗和原邊至副邊良好的功率傳遞。

　　3. 具有先進(jìn)芯片集成的專有控制和專有門極驅(qū)動(dòng)技術(shù)，使其具有高性能功率轉(zhuǎn)換的精準(zhǔn)時(shí)序和管理。磁性設(shè)計(jì)與控制線路使得超過(guò)1MHz的開(kāi)關(guān)頻率成為現(xiàn)實(shí)。

　　4. 高密度表貼功率系統(tǒng)級(jí)封裝(PSiP)方便了高頻PCB布局的優(yōu)化，為設(shè)計(jì)者提供多種冷卻技術(shù)的可能性，保護(hù)了線路機(jī)械和環(huán)境因素方面的元件，提高了可靠性。

　　5. 專有采樣反饋控制去除了光電隔離，簡(jiǎn)化了所需的環(huán)路補(bǔ)償元件。

　　6. 具有一流品質(zhì)因數(shù)屬性的專有高性能MOSFET技術(shù)。