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1、集合在线全球首个电子元器件团购平台关于四分之一砖 DC/DC 转换器的看法众所周知，在现代伺服器、工作站和电信设备中常见的中间汇流排架构 (IBA)，其实是透过多种称为砖 (brick) 的隔离式 DC/DC 转换器发挥功能。 这些砖型转换器会提供较低的 DC 汇流排电压，让系统设计人员快速打造高效率、高密度、非隔离式负载点 (POL) 降压稳压器，以便驱动多种电子负载，例如系统板件上的微处理器、FPGA 和 ASIC。 由於降压比更小，因此目前更容易打造 POL 稳压器。近期的 TechZone 文章更高功率、效率与密度的八分之一砖转换器指出，厂商已经在相同的 58 x 23 mm (2.3
2、 x 0.9 in) 标准覆盖区下，开发出能提供更高功率、效率、数位控制并且降低成本的八分之一砖转换器。 因此，这些砖型转换器能以大幅缩小的八分之一砖覆盖区提供相当於四分之一砖的功率和功能，并且具有更高的效率和密度，且价格更具有竞争力。 同时，因为系统板件要求更多功率、更快回应速度以及更高效率，砖型转换器制造商亦提升了四分之一砖的效能和功率。 此外，也加入 PMBus 等介面提供数位控制。本文将探讨 CUI、GE Critical Power、Murata Power Solutions、Bel Power Solutions 以及 Vicor 等制造商在四分之一砖上的效能提升成果，显示四分之
3、一砖如何更上一层楼，处理半砖和全砖的作业。提高标准以 Vicor 为例，该公司在挑战功率极限的同时，也提高了效率的标准。 近来，该公司以四分之一砖覆盖区达到 850 W 的输出功率和超过 98% 的峰值效率。 Vicor 的 VI Brick? IBC 系列元件 IB050Q096T70N1-00，能在最小的空间中提供最大的可用功率，并且具有无可比拟的效率和暂态响应。 IBC 模组是业界标准 5:1 固定比率转换器的立即可用升级产品，输入电压范围介於 36 至 60 V，输入和输出具有 2,250 VDC 隔离能力。 此模组亦能达到超高峰值效率（图 1）。 额定电流高达 80 A，若要达到 8
4、50 W 输出，输入电压范围须介於 55 至 60 V。若要达到 550 W 输出时，DC 输入范围则介於 36 至 54 V。根据供应商的资料，此四分之一砖模组的尺寸为 2.30 x 1.45 x 0.42 in，其开放式结构有助於模组上下方的气流流动，减少下游元件的温升。 因此，本模组能在散热受限的系统中达到最大可用功率，让设计人员节省宝贵的板空间，且仅需 400-LFM 气流即可在环境温度 65C 下达到全负载操作。 根据 Vicor 的产品规格书， IBC 模组采用自行研发的正弦振幅转换器拓扑，达到更高频率的切换，藉以提升功率密度和效率，同时将暂态响应时间缩短十分之一。 因此无需在中间
5、汇流排之间使用大型电容。Vicor 的 VI Brick IBC 四分之一砖峰值效率图集合在线全球首个电子元器件团购平台图 1：Vicor 的 VI Brick IBC 四分之一砖在环境温度 55C 时展现 98% 的峰值效率。CUI 也在 NQB 系列四分之一砖设计中纳入其专利的 Solus 功率拓扑提升功率密度，藉此针对电信系统和资料中心内的中间汇流排转换器，因应其不断提高的功率需求。 NQB 系列属於该公司的 Novum Advanced Power 产品组合，能以四分之一砖覆盖区支援高达 720 W，输入范围为 36 至 60 VDC，输出为 12 VDC，而且效率超过 96%。 NQ
6、B 产品最终将会支援更宽广的输入范围以及 9.6 VDC 的输出。 其他功能选项包含 DOSA 覆盖区相容性、远端开关、负载分担能力。数位控制CUI 也在数位控制领域上提供 NQB-D 系列，其整合 32 位元 ARM 架构微控制器和功率最佳化的韧体，能针对负载状况大幅变化的应用，让效率曲线达到最大值与平坦化。此外，亦提供 PMBus 1.2 修正版介面进行遥控和监测，并可设定砖型转换器的输出电压、电压余裕、故障管理、精密延迟上升以及启动停止。同样的，GE Critical Power 也在其高功率 Barracuda 系列中纳入数位控制功能，能以符合 DOSA 规格的四分之一砖覆盖区提供完整
7、调节。 Barracuda 砖搭载 PMBus，在设计上提供 9.6 至 12 VDC 的中间汇流排电压，能驱动非隔离式 POL 转换器。 QBDW025A0B 的输入范围介於 36 至 75 VDC，输出为 12 VDC，额定输出功率为 300 W（图 2）。 此元件支援 PMBus 1.2 规格的命令子集。 产品规格书中有详述支援的命令。控制器参数能透过 PMBus 编程，并可储存成预设值以便之後使用。 四分之一砖 QBDW025A0B 含有非挥发性记忆体，能储存组态设定和标度因数。GE Critical Power 的 DOSA 规格四分之一砖 QBDW025A0B 图片图 2：GE C
8、ritical Power 的 DOSA 规格四分之一砖 QBDW025A0B，属於 Barracuda 系列成员，在 12 VDC 时，输出功率额定值为 300 W。Barracuda 砖采用同步整流与创新封装，以期达到超越 96% 的效率。 由於输出与输入完全隔离，因此能达到多极性配置和接地连接。 加上内建的输入和输出滤波，此 DC/DC 转换器能将外部滤波降至最低。Barracuda 砖的输出具备过电流、过压以及过热保护。 针对更高功率需求，QBDW025A0B 电源模组提供并联操作的选项， 能提供精密的强制输出电压负载调节骤降特性。 根据 GE 的资料，输出设定点和骤降斜坡经过原厂校准
9、，确保与多重模组的负载集合在线全球首个电子元器件团购平台调节特性达到最佳匹配。 规格书亦有详细说明负载分担实作的需求。 其他选项包含热管理底板以及故障关断後的自动重新启动。在自然对流和强制对流环境中，使用底板能提升散热效能。 此外，也能让装置部署在传导散热应用中（底板安装在更大的散热片或冷却板上）。更宽广的输入电压范围一般而言，砖型转换器的输入电压范围为 2:1，意指最大操作电压约为最小的两倍， 典型的例子为 18 至 36 V 以及 36 至 75 V。不过，在设备的部署环境中，可用电压可能会有所不同，因此 Murata Power Solutions 和 Bel Power Solutio
10、ns 等制造商也针对此类应用提供超宽广输入电压范围的款式。 此类产品的输入范围可能为 3:1 甚至更大。Murata 的四分之一砖转换器 UWQ-12/20-T48 就是良好的例子。 此转换器专为无线回程、多种网路以及其他电信应用所设计，能接受 18 至 60 VDC 的输入，并且在 20 A 提供 12 VDC，采用 DOSA 规格的开放式四分之一砖封装，仅占用 58.4 x 36.8 x 11.7 mm (2.3 x 1.45 x 0.46 in)。 此元件能提供严格的负载和线路调节，确保输出电压在负载改变下的变化不会超过 1.25%。 典型效率为 92%，并且可并联多达三个元件进行操作，
11、为更高的输出功率提供备援或负载分担（图 3）。 除了提供远端开关控制之外，此四分之一砖转换器亦具备过电流、过热、输入欠压以及输出短路保护。 也可选配底板达到传导散热效果。Murata 的隔离式四分之一砖示意图图 3：Murata 的隔离式四分之一砖可以并联连接，达到更高输出电流。Murata 亦在 UWQ 系列中添加 4:1 输入能力的四分之一砖。 UWQ-12/17-Q48 即为此系列成员之一，输入范围介於 18 至 75 VDC，标称输入为 48 V。 在 17 A 电流下，固定 DC 输出为 12 V。 其他特点包含远端开关控制、DOSA 规格引脚配置和外型尺寸、多种自我保护、OVP、输
12、入欠压、电流限制以及热关断。同样的，Bel Power Solutions 也推出 UIQ 系列的 DOSA 规格 240 W 四份之一砖产品，可因应 18 V 至 75 V 的宽广 DC 输入，并且产生 12、5 或 3.3 V 的 DC 输出。以 UIQ48T20120 型号为例，在 20 A 时能提供 12 VDC 以及超过 92% 的效率。 此产品专集合在线全球首个电子元器件团购平台为在有限气流和较高环境温度的系统中操作所量身打造。 此外，此砖型模组搭载均热片，能为选配的冷却板和散热片提供有效的散热介面（图 4）。Bel Power Solutions 的 DOSA 规格四分之一砖 UIQ48T20120 图片图 4：Bel Power Solutions 的 DOSA 规格四分之一砖 UIQ48T20120 搭载均热片，能进一步增进转换器的散热能力。总之，四分之一砖 DC/DC 转换器正在功率密度、转换效率以及散热效能上树立新标准，同时为板件添加更多功能。 因此能处理先前指定给半砖和全砖的作业。本文引用自集合在线前沿论坛 http:/
