分比式功率架構(gòu) (FPATM)

分比式功率架構(gòu)把DC-DC轉(zhuǎn)換器的功能重新編排; 并以晶片封裝的元件來實(shí)現(xiàn)。 它的主要元件是預(yù)穩(wěn)壓模塊(PRM)和電壓轉(zhuǎn)變模塊(VTM)。PRM只有穩(wěn)壓功能, VTM具變壓和隔離功能,PRM和VTM合起來,就能實(shí)現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換器的功能。 PRM可接受寬廣的輸入電壓及把它轉(zhuǎn)換為一個(gè)穩(wěn)壓的分比母線(Vf)傳送到VTM。 VTM作為負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器,把分比母線升壓或 降壓,提供隔離電壓給負(fù)載。負(fù)載變化由反饋電路傳到PRM,由PRM 調(diào)控分比電壓,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

跟分布式架構(gòu)或中轉(zhuǎn)母線架構(gòu)不一樣, 在分比式架構(gòu), 穩(wěn)壓功能由PRM提供, 可遠(yuǎn)離負(fù)載。VTM作為負(fù)載點(diǎn)的轉(zhuǎn)換器, 它不需要提供穩(wěn)壓的功能, 可以無須靠近負(fù)載。 它只負(fù)責(zé)按K比值 “倍大電流” 或 “降低電壓” (VOUT = Vf ? K),VTM可在整個(gè)轉(zhuǎn)換周期傳送電流,它的占空比是百份之一百。FPA以分比母線傳輸功率,可以較隨意的選擇電壓,無須如前所述的IBA架構(gòu),因固有的沖突,中轉(zhuǎn)電壓只能選定在稍高于負(fù)載的電壓,否則它的占空比將無法管理。

由于VTM負(fù)責(zé)在負(fù)載點(diǎn)變壓,它的K比值最高可達(dá)到200,分比母線因此無須受負(fù)載電壓限制,可設(shè)定在任何一點(diǎn)上,甚至可把分比母線設(shè)定跟電源電壓相同。如圖5, 負(fù)載電壓是1V,分比母線可設(shè)定為48V,完全不受負(fù)載電壓或PRM與VTM的距離影響,不需在輸送損耗與轉(zhuǎn)換損耗中折沖取舍。重點(diǎn)是FPA把變壓的部份放在負(fù)載點(diǎn),克服了IBA面對(duì)的難題,占空比可達(dá)100%。FPA的瞬變反應(yīng)較IBA理想。如前述,IBA把電感器放在中轉(zhuǎn)母線與負(fù)載之間,產(chǎn)生電流慣性。在FPA分比母線與負(fù)載之間沒有電感器(圖6),由于VTM不受電感慣性左右,可快速的反應(yīng)負(fù)載變化。在分比母線的電容由于沒有電感的阻隔,可對(duì)負(fù)載有效旁路,該電容相等于在負(fù)載加上1/K2倍電容值,這便無須在負(fù)載點(diǎn)加上大電容。圖7清楚表示在FPA只需用上4uF的電容便可以取代IBA中的10000uF電容。