壓力安裝在每一代新一代電子系統(tǒng)中，可將公用電力轉(zhuǎn)換為最大效率，密度和速度的負(fù)載。為了在過(guò)去幾十年中實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，電源架構(gòu)已從集中式電源架構(gòu)（CPA）演變?yōu)榉植际诫娫矗―PA）和中間總線架構(gòu)（IBA），以減少分配損耗并提高整體系統(tǒng)效率和密度。

雖然IBA（如圖1所示）在一段時(shí)間內(nèi)一直是首選的電源架構(gòu)，因?yàn)樗阋越鉀Q整個(gè)系統(tǒng)板上的負(fù)載擴(kuò)散問(wèn)題，但未來(lái)可能會(huì)遇到困難。為什么？因?yàn)轭I(lǐng)先的處理器和存儲(chǔ)器現(xiàn)在具有低于1 V的POL電壓，超過(guò)100安培的電流要求以及非?？斓乃矐B(tài)響應(yīng)。

圖1：在IBA架構(gòu)中，中間總線轉(zhuǎn)換器（IBC）提供隔離和轉(zhuǎn)換為中間電壓。非隔離POL（niPOL）穩(wěn)壓器為負(fù)載提供最終調(diào)節(jié)的降壓電壓。

然而，即使在這樣的條件下，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員也面臨著提供高密度，高效率解決方案的挑戰(zhàn)，這些解決方案可以經(jīng)濟(jì)高效地提克服功耗和成本不斷上升的艱難戰(zhàn)斗迫使設(shè)計(jì)人員超越IBA尋求替代解決方案。

超越傳統(tǒng)交流到直流轉(zhuǎn)換器和分布式架構(gòu)的局限性，同時(shí)滿足新興的系統(tǒng)要求 - 更高輸入電壓下的更高功率密度，更低的輸出電壓，更高的負(fù)載電流和效率 - 需要全新的，集成的方法。為此，Vicor開(kāi)發(fā)了一種新穎的專有解決方案，稱為分解功率架構(gòu)（FPA）。根據(jù)Vicor的白皮書1“分解功率結(jié)構(gòu)和V?I芯片”，F(xiàn)PA保留了CPA，DPA和IBA的所有理想屬性。然而，通過(guò)分解DC-DC轉(zhuǎn)換器的經(jīng)典功能，F(xiàn)PA及其新穎的功率轉(zhuǎn)換構(gòu)建模塊，PRM和VTM，能夠提供從墻上插頭到處理器內(nèi)核的高效電源系統(tǒng)解決方案。

構(gòu)建模塊

FPA的關(guān)鍵構(gòu)建模塊是預(yù)調(diào)節(jié)器模塊或PRM以及電壓轉(zhuǎn)換模塊或VTM。這兩個(gè)構(gòu)建模塊共同實(shí)現(xiàn)了DC-DC轉(zhuǎn)換器的所有經(jīng)典功能。在該方案中，PRM產(chǎn)生稱為“分解總線”的受控總線電壓。就其而言，VTM將分解的總線電壓轉(zhuǎn)換為向上游PRM調(diào)節(jié)的負(fù)載點(diǎn)（POL）提供隔離電壓。與DPA或IBA不同，F(xiàn)PA的POL設(shè)備VTM未被分配用于執(zhí)行調(diào)節(jié)功能，該功能從POL的主要房地產(chǎn)中移除。

因此，POL轉(zhuǎn)換器工作被減少到電流倍增或分壓的基本功能K.這意味著VTM可以在整個(gè)轉(zhuǎn)換器周期內(nèi)為負(fù)載提供能量，提供100％的轉(zhuǎn)換占空比。通過(guò)將調(diào)節(jié)功能重新定位到上游PRM，VTM不受感應(yīng)慣性的限制，并且?guī)缀蹩梢运矔r(shí)響應(yīng)變化的負(fù)載。

使用構(gòu)建模塊，PRM和VTM的典型FPA系統(tǒng)如圖2所示。如前所述，F(xiàn)PA將隔離的VTM部署到POL，由PRM提供監(jiān)管，PRM將其移除或分解為遠(yuǎn)離POL。 PRM和VTM結(jié)合使用，可以執(zhí)行DC-DC轉(zhuǎn)換器的所有經(jīng)典功能。

圖2：在FPA方案中，PRM模塊生成稱為分解總線的受控總線電壓。 VTM模塊轉(zhuǎn)換因式化總線電壓，為POL提供隔離電壓，由上游PRM調(diào)節(jié)。

VTM，可視為固定比率DC-DC變壓器，提供寬電壓范圍輸入和高效電壓使用專有的零電流開(kāi)關(guān) - 零電壓開(kāi)關(guān)（ZCS-ZVS）正弦幅度轉(zhuǎn)換器（SAC）拓?fù)溥M(jìn)行轉(zhuǎn)換。它可以提供高達(dá)400 W或100 A的功率，功率密度高達(dá)1，095 W/in3，效率高達(dá)97％。隔離在1.1 in2封裝中可以是2，250 VDC，具有低輸出阻抗，可實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)。

在FPA設(shè)置中，PRM采用獲得專利的ZVS降壓 - 升壓穩(wěn)壓控制架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效升壓/降壓穩(wěn)壓。當(dāng)輸出電壓接近輸入電壓時(shí)，效率最大化。 PRM的工作典型固定工作頻率為1 MHz（最大1.5 MHz）。與VTM一樣，PRM可以并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)增加的輸出功率。 PRM控制架構(gòu)的一個(gè)獨(dú)特特征是開(kāi)關(guān)序列在降壓或升壓模式下不會(huì)改變 - 只需控制工作循環(huán)內(nèi)相的相對(duì)持續(xù)時(shí)間。

另外，由于FPA使得分解總線電壓上的上游電容能夠在POL上反射，其容性增益等于VTM電流增益的平方，因此無(wú)需在POL上放置大容量電容來(lái)控制電壓在動(dòng)態(tài)負(fù)載上擺動(dòng)。與IBA不同，POL只需要極少數(shù)的陶瓷電容器。換句話說(shuō)，消除了POL大容量電容器。

圖3描述了連接PRM和VTM以從分解的總線電壓產(chǎn)生所需輸出電壓的簡(jiǎn)單性。如圖所示，只需調(diào)節(jié)PRM調(diào)節(jié)器電壓即可調(diào)節(jié)輸出電壓。

圖3：在FPA中，PRM和VTM一起從分解的總線電壓產(chǎn)生所需的輸出電壓。通過(guò)調(diào)節(jié)PRM調(diào)節(jié)器電壓可以簡(jiǎn)單地調(diào)整輸出。

Vicor的V?I Chips系列提供集成的PRM和VTM構(gòu)建模塊，以實(shí)現(xiàn)FPA架構(gòu)，提供全新的最佳電源轉(zhuǎn)換解決方案，解決各方面的挑戰(zhàn)。