直流总线转换器芯片组: 重定义板上功率管理

IR的直流总线转换器芯片组族是为当前的网络和通信以及高端计算机系统简化和改善板上功率管理。IR的直流总线转换器芯片组重定义了什么是之前可能的--在砖型尺寸下没有使用并行转换器而把功率提高到350W。与标准的4分之一砖型相比，半桥芯片组在变小了48%的尺寸下在27.5A/8V/220W输出为设计者提供了高达95.7%的效率，高达126W/in2的功率密度；而全桥芯片组在变小了29%的尺寸下在35A/9.6V/330W输出为设计者提供了高达97%的效率，高达142W/in2的功率密度。
与标准的包含所有功能的隔离型DC-DC砖型解决方案相比，直流总线转换器芯片组可以减少高达60%的重要元件数目。

特性

半桥直流总线转换器原理图

全桥直流总线转换器原理图

直流总线芯片组是设计用来作为2级分布式电源架构(DPA)的隔离前端，该架构采用中间总线电压反馈的非隔离负载点(POL)转换器。2级DPA 方案不要求非常稳定的中间总线电压，因为POL一般能接受相对宽的输入电压，并且POL为负载提供所需要的稳定度。另外，多个直流总线转换器芯片组能够并行放置以满足更高功率的要求。

芯片组由初级半桥或者全桥控制器结合优化的初级和次级DirectFET MOSFET(请看选择表格)组成。另外，可以使用IRF7380驱动初级偏置，使用IRF6621用于次级栅极钳位。SO-8 封装MOSFET可以用在低功率应用的初级和次级。

半桥IR2085S和全桥IR2086S控制IC是直流总线转换器结构的核心，基于一个50%固定工作周期及自振荡控制配置。IR2085S可取代两个SO-8封装器件，而IR2086S可取代三个，并为分布式电源架构应用进行优化。电路中设有一个集成软启动电容器，能在5毫秒内把工作周期由零逐步增加至50%，以限制在起动阶段的涌入电流，同时在整个起动序列中为高侧和低侧MOSFET保持相同的脉宽。

半桥和全桥结构的低侧和高侧脉冲匹配在±25纳秒范围内，能防止变压器在操作过程中出现不均衡现象。其他特点包括经优化的±1A栅驱动电流，可与IR新一代的低电荷初级MOSFET配合工作；可调死区时间介于50至200纳秒，以防止击穿电流。死区时间亦可进行调节，以限制次级体二极管的传导量，从而使效率最大化。

IR2085S和IR2086S的可编程开关频率高达500kHz，使设计更具灵活性。较高的开关频率降低了输出电压波纹，设计人员可选用体积更小、损耗更低的磁性元件。电路设计人员只需利用两个外部元件便可独立控制开关频率及死区时间，从而针对特定应用定制电路。

器件内的浮动沟道是专为100V或以内的直流电压下的启动操作而设计，并备有VCC电源欠压锁定功能。IR2085S和IR2086S采用崭新的高电压、高频率电平转换技术及高dv/dt耐量。该耐量范围为每纳秒50V，可在半桥或者全桥结构中避免较低侧MOSFET的突然启动，实现更快的转换速度。

在初级测，可以选择80V或者100V的MOSFET，这跟应用中所要求的额定值相关。与其他解决方案相比，IR的新型80V和100V DirectFET MOSFET为半桥和全桥拓扑提供了优化的性能，提出了基准通态电阻和栅极电和规格以及具有改善的热性能。

在次级侧，可以选择30V或者40V的MOSFET，这由应用中所要求的额定值而定。与其他解决方案相比，IR的新型30V和40V DirectFET MOSFET为自驱动同步整流拓扑提供了优化的性能，提出了基准通态电阻作为主要关键品质因数以及具有改善的热性能。

IR的新架构采用了两个偏置元件。IRF9956 或者IRF6621可以用来为次级同步整流MOSFET提供栅极钳位，能把驱动电压固定在7.5V。

单个隔离48V总线转换器产生了8V范围内的非稳定低输出电压，非常适合于为负载点(POL)转换器供电

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35A, 48VIN, 330W, 400LFM下的热成像

优化的 IC和MOSFET获得了最好的电和热性能

直流总线转换器芯片组为网络和通信系统简化和改进了板上功率管理

直流总线控制 IC

初级DirectFET MOSFET

次级DirectFET MOSFET