先进“分之砖”高密度DCDC解决方案

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1、1先进“1/32砖”高密度DC-DC解决方案传统48至负载(例如1.5V)解决方案是一种大型、隔离式、两级的方法,或者是高器件数的超低功率非隔离式同步降压拓扑结构。采用英寸2封装的高达200W或50A的新型稳压器、电流倍增器和母线转换器,可直接以48V至隔离输出运行,范围从12V低至1V以下。这些VI Chip功率元件为设计具有更高效率,面积为传统解决方案的可配置、高密度、薄型电源系统解决方案提供了前所未有的灵活性。Darnell电源论坛,2010年9月。 Dave Berry,首席现场应用工程师,2 芯片分比式电源架构(FPA)和VI Chip分比式电源架构(FPA)和V I Chip在旧的

2、传统系统中(例如同步降压、正向、半桥)在分比式电源架构(FPA)下稳压及电压转换被分开(“分比式”) PRM稳压器和独立的VTM变压器 / 电流倍增器 容易提高性能小型、功能强大的元件全芯片高功率密度 高效率 快速、灵活的设计 快速瞬态响应高达400W或130A 1.28 0.87 0.265 in(1.1英寸2),0.5盎司 3.25 2.2 0.67 cm(7.2 cm2),15克高达200W或50A 0.64 0.87 0.265英寸(0.55 英寸2),0.25盎司 1.63 2.2 0.67 cm(7.2 cm2),8克良好的系统性能FPA使用V I Chip低配电损耗 减少了重复的

3、功能 降低了负载条件下的功耗连接了稳压及电压转换 难以提高性能 合并的模块导致系统性能低下电压“分比化”电流功率元件3VI Chip什么是VI Chip?解决方案中间母线架构(IBA)分比式电源架构(FPA)48直接至1.5V48至12V母线转换器,此外同步降压12V至1.5V从 48至1.5V,40A 多种选择4 5V I Chip母线转换器更宽输入范围、匹配的功率、高效率、占位面积减少75%标准 1/8砖,120W芯片BCM (1/32砖),120W (BCM48BH120T120)器件编号VIN (V)VOUT (V, 标称值)IOUT (A, 最大值)POUT (W, 最大值)效率长度

4、宽度高度面积 (%,典型值)(英寸)(英寸)(英寸)(英寸砖型体积 2)(英寸3) 标准 1/8 砖 42-55121012094.6%2.280.90.432.051/80.88 1/2-芯片 BCM38-55121012094.6%0.870.650.260.571/320.15IBA:48至12V母线转换器模块(BCM)隔离和非稳压 正弦振幅转换器(SAC) DC变压器,K=1/4 ZCS,ZVS 1.75 MHz欠压 / 过压 过流 过温保护:输入 输出功率 面积 效率 功率密度6 = 48V (38-55V) = 12V (11.25 12.5V) 10A = 120W = 1/32

5、 砖占位面积 = 95%= 840 W/英寸3芯片BCMTM 母线转换器748至1.5V,40A = 94.6% x 86% = 81.3% 母线转换器 标准 1/8 砖, 120W母线转换器整体解决方案请注意,在这两种情况下,1/8砖和芯片均超 过了下游负载的功率。大多数设计都会有从12V 母线馈电的一个以上负载。采用标准1/8砖 = 2.05英寸2 + 4.48英寸2 = 9.18英寸2 采用芯片母线转换器 = 0.57英寸2 + 4.48英寸2 = 5.05英寸2效率面积2相,40A同步降压(参考设计)-芯片 BCM (1/32 砖), 120WOR+标准 1/8 砖 42-551210

6、12094.6%2.280.90.432.051/80.88 1/2-芯片 BCM38-55121012094.6%0.870.650.260.571/320.15 2-相同步降压 10.8-13.21.5406086%3.21.40.254.48n/a1.12器件编号VIN (V)VOUT (V, 标称值)IOUT (A, 最大值)POUT (W, 最大值)效率长度宽度高度面积 (%,典型值)(英寸)(英寸)(英寸)(英寸砖型体积 2)(英寸3)预稳压器模块(PRM)输入= 45V(38-55V)= 48V(5-55V)- 极大调整能力4.17A= 200W= 1/32砖占位面积= 97%=

7、 1,300 W/英寸3输出功率面积效率功率密度8 稳压ZVS降压 升压拓扑结构遥测保护: 欠压 / 过压 过流 过温芯片BCMTM 稳压器9电流倍增器(VTM) 输入 输出电压 输出电流 面积 效率 电流密度隔离、非稳压 正弦振幅转换器(SAC) 保护:欠压 / 过压过流过温= 48V(26-55V)来自PRM = 12V、6V、4V、2V、1.5V = 10A、20A、25A、40A、50A = 1/32砖占位面积 高达95% 高达88 A/英寸2 芯片VTMTM 电流倍增器调整稳压器(PRM)改变“分比式母线电压”(VF),改变输出电压1038-55VPRM48BH480T200VTM4

8、8EH120T010VF= 48V变压器(例如K=1/4)VFx = 12V38-55VPRM48BH480T200VTM48EH120T010VF= 44V38-55VPRM48BH480T200VTM48EH120T010VF= 52VVFx = 11VVFx = 13VR2设置改变改变稳压器“分比式母线” 电压R1R3PRMPRMPRMVTMVTMVTM改变输出电压PRM控制“分比式母线”电压(Vf)调整VTM输入VTM在POL转换并隔离结果:高效的配电、稳压、转换和隔离11Vf非稳压 宽范围 输入源负载稳压 分比式 母线本地 回路远程 回路自适应 回路K系数稳压 VfK 3 5%1 2

9、%0.2%稳压*需要为VTM的Vc外部提供12V来得到6.5V(80% 减小80以上效率提高3.6%3.6%19PRM、VTM效率的解读整个负载范围非常高、“平缓”的效率曲线 不过,凭借50A VTM负载,PRM IOUT 1.75A(即小于一半负载),所以VTM = 89%,PRM = 95.5% 完整的48至1.5V,50A效率 = 85% PRM: PRM运行 85%8.7%+ = 90%减小80以上21针对英特尔VR12的VI ChipVR12是最新的英特尔处理器功耗规范 高达155A 低达0.5V 演示的原型 输出设置点 启用禁用 快速进入电子负载 动态VID 电源传送电路稳压 =0.2% 效率 (48-1.xV) = 90% 符合处理器散热器面积 (没有大容量电容)VR12演示板 (稳压器测试板(VRTB) 演示第四季度提供22先进“1/32砖”高功率密度DC-DC解决方案谢 谢!

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