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非调节型 IBC 带来的电源设计挑战

发表于
2024 年 6 月 3 日

选择不受监管的 IBC 的秘诀

Flex 电源模块已开发出不同类型的 IBC,例如非调节型、调节型和创新型混合调节比 (HRR) 选项。设计人员必须评估成本、效率和特定系统需求等因素,以选择最合适的方法。

非稳压式IBC具有固定的转换比,例如4:1(即48V输入转换为12V输出),这使其能够实现最高的效率、最低的成本和最小的尺寸。然而,它们的输出电压与输入电压成正比,这意味着PoL转换器必须能够处理潜在的较大电压波动。.

另一方面,稳压 IBC 使用反馈或前馈环路来控制输出电压,使其容差更小 — 但这意味着 IBC 的效率低于非稳压 IBC。尽管如此,保持较小的输出电压范围可以显著提高 PoL 转换器的效率。

混合调节比率(HRR)

HRR 模型融合了两种方法,在达到设定的输入电压之前提供比例调节,之后切换到完全调节,结合了两种系统的最佳特性,适用于多种应用。.

克服IBC设计挑战

在这些不同的方法中,存在着许多技术挑战需要解决,才能实现高效、可靠的 IBC 设计。.

创业动态

初始供电时可能会产生尖峰纹波电流,这可能会损坏元件或触发过流保护装置。调节开关频率或使用更大输出电感可以缓解这种情况。.

同步整流

这种方法通过用压降更低的 MOSFET 代替二极管进行整流来提高效率。然而,它也引入了复杂性,尤其是在转换器驱动时序方面。.

逆向能量管理

MOSFET 可以双向导通电流,因此在突然关断时会带来风险。采取适当的控制策略,包括及时关断 MOSFET,对于防止出现意外的反向电流至关重要。.

许多工程师更喜欢从制造商那里采购完整的 IBC 模块,这些模块旨在应对这些挑战,同时最大限度地提高性能和效率。.

实践实施

Flex 电源模块推出了非隔离非稳压 IBC 解决方案,例如 BMR313BMR314及 BMR320.

Flex 电源模块 BMR314

BMR313 型号在狭小空间内表现出色,以 23.4 x 17.8 x 7.65 mm 的微型尺寸提供 3 kW 的峰值功率,并实现了高达 908 W/cm³ 的功率密度,输入输出比为 4:1。BMR313 充分利用了安森美半导体最新一代中间总线数字控制器 FD6000 的优势。在 54 V 输入电压下,该模块在 50% 负载(40 A)下的效率高达 97.2%。.

另一个非隔离、非稳压 4:1 比率 IBC 的例子是 BMR314,它可提供高达 1.5 kW 的峰值功率。与 BMR313 一样,BMR314 使用行业标准 LGA 封装和引脚布局,以确保供电和第二采购的安全性。

此外,BMR320 适用于 40V 至 60V 的输入电压,并采用 8:1 的固定比例,这意味着输出电压范围为 5V 至 7.5V。这使其成为需要较低中间总线电压的应用的理想选择,当与下游 PoL 转换器、VRM 或集成功率级(例如 BMR510 等)配合使用时,有助于优化整体系统效率。.

每个模块都配备了PMBus接口,以便于监控、配置和控制,并可与系统无缝集成。 Flex 电源设计器 用于实现复杂电力系统管理的软件。.

结论

与受监管的IBC相比,不受监管的IBC具有更高的效率和成本效益,因此在数据中心应用中越来越受欢迎。.

除了前文提到的 4:1 和 8:1 输入输出比之外,市场对其他输入输出比的需求也日益增长,以便系统设计人员能够优化整体系统效率。例如 5:1、6:1 甚至 10:1 的输入输出比,Flex 功率模块正通过采用最新拓扑结构和元件选择以及创新散热管理技术的新产品开发来满足这些需求,从而实现最高的功率密度。.

随着面向人工智能应用的处理器技术不断进步,对更强大、更高效的电源的需求持续增长,电源设计工程师将继续专注于高功率密度下的热管理,努力降低冷却成本。.

幸运的是,Flex 电源模块仍然是 IBC 电源模块领域的全球领导者,不断创新,以可靠高效的电源解决方案满足这些不断变化的需求。.