VICOR的分比式功率架构电源模块.重点讨论VI晶片. 2404361204637747.doc
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分比式功率架构(FPA)把DC-DC转换器的功能重新编排(图一);并以晶片封装的元件来实现.它的主要元件是预稳压模块(PRM)和电压转变模块(VTM).PRM只有稳压功能,VTM具变压和隔离功能,PRM和VTM合起来,就能实现DC-DC转换器的功能.PRM可接受宽广的输入电压及把它转换为一个稳压的分比母线(Vf)传送到VTM.VTM作为负载点转换器,把分比母线升压或降压,提供隔离电压给负载.负载变化由反馈电路传到PRM,由PRM 调控分比电压,实现稳压.
图一
跟分布式架构或中转母线架构不一样, 在分比式架构, 稳压功能由PRM提供, 可远离负载.VTM作为负载点的转换器, 它不需要提供稳压的功能, 可以无须靠近负载. 它只负责按K比值 “倍大电流”或“降低电压”(VOUT = Vf . K),VTM可在整个转换周期传送电流,它的占空比是百分之一百.FPA以分比母线传输功率,可以较随意的选择电压,无须如前所述的IBA架构,因固有的冲突,中转电压只能选定在稍高于负载的电压,否则它的占空比将无法管理.
由于VTM负责在负载点变压,它的K比值最高可达到200,分比母线因此无须受负载电压限制.如(图二), 负载电压是1V,分比母线可设定为48V,完全不受负载电压或PRM与VTM的距离影响,不需在输送损耗与转换损耗中折衷取舍.重点是FPA把变压的部份放在负载点,克服了IBA面对的难题,占空比可达100%.
图二
FPA的瞬变反应较IBA理想.如前述,IBA把电感器放在中转母线与负载之间,产生电流惯性.在FPA分比母线与负载之间没有电感器(图三),由于VTM不受电感惯性左右,可快速的反应负载变化.在分比母线的电容由于没有电感的阻隔,可对负载有效旁路,该电容相等于在负载加上1/K2倍电容值,这便无须在负载点加上大电容.
图三
1.3 分比式功率架构电源模块的控制架构
PRM内的控制系统和辅助ASIC令PRM可以用不同的方法来控制VTM的输出电压.
本地闭环(图五)是最简单的方法.PRM感应它自己的输出电压,再调整及维持分比母线电压在一个常数.负载电压按VTM的输出阻抗的比例升降 (Vf - K-IoutRout). 一个PRM可同时连接多个VTM.
图五
自适应闭环(图六).由VTM把讯号传送给PRM,让PRM调整分比母线.以补偿VTM的输出阻抗.自适应闭环只需要在VTM与PRM之间接上简单、非隔离的反馈电路,它的稳压精度便可达±1%.
图六
遥感闭环(图七)把负载电压反馈到PRM.这种方法的稳压精度最高可达±0.2%,但可能需要隔离反馈环路.PRM可连接多只VTM,其中一个VTM提供反馈讯号.
图七
尽管IBA对于低电压应用,仍然是有效及成本低的方案,但由于IBA有其固有的局限,在结构上互相冲突,它需要妥协折衷传输损耗与转换损耗,及牺牲瞬变反应.
反观FPA及VI晶片,没有了这些局限.VI晶片是非常灵活、高效的元件,它可以用在集中式、分布式和中转母线架构,工程师可即时提升系统的表现,大大缩小系统空间,改善瞬变、散热噪声等的问题.FPA及VI晶片,将是未来电源架构及元件的典范.
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@baddog23
提供两张照片.
美国怀格公司(Vicor)推出V•I 晶片电压转变器模块(VTM),型号为V048K015T80.这种VTM 在速度、密度和效率方面打破了记录,达到先进的DSP、FPGA、ASIC、处理器芯核和微处理器这些负载对电源的要求,同时输入和输出是互相隔离的.VTM模块把48 V输入直流电压转换为1.5 V,瞬变反应及复原时间不到1微秒,它的体积不超过0.25立方英寸,而输出电流高达80 A,效率很高,史无前例.VTM模块可以并联起来使用,输出几百安培的电流,在空载时的输出电压可固定在直流1.0V至1.8 V间任何电压值,在满负载时的输出电压可固定在直流0.9 至1.7 V间任何一点.
V•I 晶片 VTM 是怀格公司最近推出的分比式功率结构(Factorized Power Architecture)的关键组件.它与中转母线结构(Intermediate Bus Architecture)不同.在中转母线结构中,是为装在负载旁边的非隔离式转换器或者VRM供电,母线电压低,效率不高.在分比式功率结构中,产生一个电压称作Vf, 这是一个受到控制的电压,以减少分布损耗,同时又可以把大量的能量存储起来,由隔离式电压转换模块向负载提供电流或者吸收来自负载的电流.VTM的带宽为 1 MHz,可双向传输功率,能够高效率地把功率输送给负载或者吸收来自负载的能量,并且在负载变化时限止电压的波动.V048K015T80型号VTM的开环输出电阻Rout大约是1.3毫欧姆,可以用来为微处理器这类负载进行自动电压调节(Automatic Voltage Positioning).VTM模块采用表面贴片封装,外形尺寸只有1平方英寸,取代了VRM方案,免除附属组件和连接器, 这些东西存在不利的串联电抗,而且会发热.对于VRM,需要在负载端上并联电解电容器或者钽电容器,但是在使用VTM模块时,不需这些寿命有限的电解电容器或者钽电容器:VTM在输入端有一个电容器,在频率高达1 MHz时它在输出端的等效电容是输入电容的1,000多倍,节省了材料和电路板的空间,并且降低了系统的成本.
V048K015T80型号的VTM 把额定值为48 V的直流输入电压转换为1.5 V的直流输出电压,在输出电流高达80 A时,输出电压可在直流0.9至1.8 V间受控,相应的Vf可控范围为直流32V至57.6V.VTM可以工作在开环,也可以工作在闭环,取决于具体的应用是否需要进行电压调节.在开环时,VTM 的输出是输入电压Vf乘上变换系数K,K=1/32,输出电阻为Rout = 1.3毫欧,可以用于要求电流很大、效率很高、输出电压很低,而且输出电压可以编程的场合.闭环回输到PRM或DC-DC转换器能够补偿Rout效应.
输出为直流1.5V的 VTM使用V•I ® 晶片封装,可以使用标准的拾放设备和表面贴装装配工艺来装配,它的电流密度达到320 A/in 3,这是一个突破.使用V•I ® Chip BGA封装时 (板内安装),整块电路板的高度不超过4 mm(0.16英寸).使用J型引脚的V•I® Chip式封装时(板上安装),整块电路板的高度不超过6 mm(0.25英寸).V•I®晶片 封装的外形尺寸为1.26 英寸 x 0.85 英寸 x 0.24 英寸.
V•I® Chip BGA封装的半导体结至外壳的热阻以及半导体结至BGA的热阻很低,因此在热管理方面很灵活.采用J型引脚的V•I® Chip封装的热性能与半导体结至板的热阻相当.VTM的效率高、热阻低、安全的工作温度范围很宽,因而在一般情况下不需要使用散热器.如果需要在恶劣环境满载操作,可选择已备0.25英寸页针散热器的型号.
采用V•I®晶片BGA封装的V048K015T80 型号,包装方式有JEDEC或者带装和盘装,以便于自动化贴片机和SMD装配技术使用.
V•I 晶片 VTM 是怀格公司最近推出的分比式功率结构(Factorized Power Architecture)的关键组件.它与中转母线结构(Intermediate Bus Architecture)不同.在中转母线结构中,是为装在负载旁边的非隔离式转换器或者VRM供电,母线电压低,效率不高.在分比式功率结构中,产生一个电压称作Vf, 这是一个受到控制的电压,以减少分布损耗,同时又可以把大量的能量存储起来,由隔离式电压转换模块向负载提供电流或者吸收来自负载的电流.VTM的带宽为 1 MHz,可双向传输功率,能够高效率地把功率输送给负载或者吸收来自负载的能量,并且在负载变化时限止电压的波动.V048K015T80型号VTM的开环输出电阻Rout大约是1.3毫欧姆,可以用来为微处理器这类负载进行自动电压调节(Automatic Voltage Positioning).VTM模块采用表面贴片封装,外形尺寸只有1平方英寸,取代了VRM方案,免除附属组件和连接器, 这些东西存在不利的串联电抗,而且会发热.对于VRM,需要在负载端上并联电解电容器或者钽电容器,但是在使用VTM模块时,不需这些寿命有限的电解电容器或者钽电容器:VTM在输入端有一个电容器,在频率高达1 MHz时它在输出端的等效电容是输入电容的1,000多倍,节省了材料和电路板的空间,并且降低了系统的成本.
V048K015T80型号的VTM 把额定值为48 V的直流输入电压转换为1.5 V的直流输出电压,在输出电流高达80 A时,输出电压可在直流0.9至1.8 V间受控,相应的Vf可控范围为直流32V至57.6V.VTM可以工作在开环,也可以工作在闭环,取决于具体的应用是否需要进行电压调节.在开环时,VTM 的输出是输入电压Vf乘上变换系数K,K=1/32,输出电阻为Rout = 1.3毫欧,可以用于要求电流很大、效率很高、输出电压很低,而且输出电压可以编程的场合.闭环回输到PRM或DC-DC转换器能够补偿Rout效应.
输出为直流1.5V的 VTM使用V•I ® 晶片封装,可以使用标准的拾放设备和表面贴装装配工艺来装配,它的电流密度达到320 A/in 3,这是一个突破.使用V•I ® Chip BGA封装时 (板内安装),整块电路板的高度不超过4 mm(0.16英寸).使用J型引脚的V•I® Chip式封装时(板上安装),整块电路板的高度不超过6 mm(0.25英寸).V•I®晶片 封装的外形尺寸为1.26 英寸 x 0.85 英寸 x 0.24 英寸.
V•I® Chip BGA封装的半导体结至外壳的热阻以及半导体结至BGA的热阻很低,因此在热管理方面很灵活.采用J型引脚的V•I® Chip封装的热性能与半导体结至板的热阻相当.VTM的效率高、热阻低、安全的工作温度范围很宽,因而在一般情况下不需要使用散热器.如果需要在恶劣环境满载操作,可选择已备0.25英寸页针散热器的型号.
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@brave888
你的名字叫中电电源,请问是那位朋友啊,能否报个名呢?
VICOR可以帮你解决各种模块电源问题————深圳市银威电子科技有限公司是VICOR的授权一级代理商.
andy.zhang@silverwing.com.cn QQ:332962263 13802251261张工
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@silverwing
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你们是否有VICOR的控制芯片?
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