在穩(wěn)壓器的總線轉換器中無需隔離,這是因為上游 48 V 或 54 V 輸入已經與危險的交流電源進行了隔離。
圖 1.傳統(tǒng)的電信板電源系統(tǒng)架構帶有隔離式總線轉換器。在 48 V 已經與交流電源隔離的系統(tǒng)中,無需使用隔離式總線轉換器。使用非隔離混合式轉換器取代隔離式轉換器可顯著簡化設計、降低成本和電路板空間要求。
對于高輸入/輸出電壓應用 (48 V 至 12 V),傳統(tǒng)降壓型轉換器所需元件通常尺寸更大,因此并非理想的解決方案。也就是說,降壓型轉換器必須在低開關頻率 (例如,100 kHz 至 200 kHz) 下工作,以便在高輸入/輸出電壓下實現高效率。降壓型轉換器的功率密度受到無源元件尺寸的限制,特別是電感尺寸的限制??梢酝ㄟ^增加開關頻率來減小電感尺寸,但是因開關切換引起的損耗會降低轉換器效率,并會導致不可接受的熱應力。
與基于電感的傳統(tǒng)降壓型轉換器相比,開關式電容轉換器 (電荷泵) 可顯著提高效率并縮小解決方案尺寸。在電荷泵中,采用飛跨電容代替電感以存儲能量并將其從輸入端傳遞到輸出端。電容的能量密度遠高于電感,因此與降壓型穩(wěn)壓器相比,可將功率密度提高 10 倍。但是,電荷泵是分數型轉換器 (它們不能調節(jié)輸出電壓) 并且無法擴展以適用于高電流應用。
基于 LTC7821 的混合式轉換器兼具傳統(tǒng)降壓型轉換器和電荷泵的優(yōu)點:輸出電壓調節(jié)、可擴展性、高效率和高密度?;旌鲜睫D換器通過閉環(huán)控制對輸出電壓進行調節(jié),就像降壓型轉換器一樣。通過峰值電流模式控制,可以輕松地將混合式轉換器擴展到更高的電流水平 (例如,從 48 V 至 12 V/25 A 的單相設計擴展到 48 V 至 12 V/100 A 的 4 相設計)。
混合式轉換器中的所有開關管在穩(wěn)態(tài)工作時都只承受一半的輸入電壓,因此能夠使用低額定電壓的 MOSFET 以實現高效率?;旌鲜睫D換器因開關切換引起的損耗低于傳統(tǒng)的降壓型轉換器,從而可實現高頻開關。
在典型的 48 V 至 12 V/25 A 應用中,LTC7821 在 500 kHz 開關頻率時可實現超過 97% 的滿載效率。要使用傳統(tǒng)的降壓型控制器達到相同的效率,必須以三分之一的頻率運行,因而導致解決方案的尺寸大很多。更高的開關頻率允許使用更小的電感,從而使瞬態(tài)響應更快并且解決方案尺寸更小