新的功率转换拓朴架构及分比功率架构

【功率转换拓朴架构】和【分比功率架构】是电源管理领域的重要概念，它们对电子设备的电源供应效率和稳定性起着关键作用。80年代，随着零电流开关准谐振转换技术的发展，电源元件的形态发生了显著变化，出现了砖型功率转换元件，这种元件的灵活性使得电源设计更加简便，逐渐取代了定制电源，推动了电源元件工业的形成。 传统的电源架构，如集中式电源，虽然能有效地利用电路板空间，但在面对低电压、高电流的负载需求时，其功率分布效率不高。分布式电源虽然能够直接为负载供电，但增加了重量、体积和散热问题。为解决这些问题，中转母线转换架构应运而生，通过非隔离的负载点转换器降低成本，同时将隔离和大比例的电压转换集中在母线转换器上。 【分比功率架构（FPA）】进一步优化了电源设计，它将稳压、变压和隔离三项基本功能分别分配到两个电源模块——非隔离的分比母线调节器（PRM）和隔离的电压转换模块（VTM）。这种架构提高了系统的灵活性，可以根据实际应用需求组合使用PRM和VTM，或者仅使用VTM进行负载点转换。VTM负责高压或低压的转换和隔离，而PRM则将宽范围的输入电压转化为稳定的分比母线电压，具有高效率。 【软开关技术】如零电流/零电压开关技术在高频率分比功率架构芯片中得到应用，显著提升了功率密度，减少了噪声，并降低了对滤波电容器的需求。高开关频率降低了传导和辐射噪声，简化了EMI滤波，同时软开关技术允许在不牺牲效率的情况下进行高频操作，提高了系统的响应速度。 一个由PRM和VTM组成的系统，从不稳定直流电源到低压直流输出，其典型效率在90-95%，在满载时甚至能超过95%。此外，由于VTM的快速响应能力，它能在200纳秒内对负载变化做出反应，并在1微秒内恢复，远超传统的砖式模块和多路VRM，尤其适合需要快速动态响应的应用场景。 分比功率架构通过创新的电源模块分配和软开关技术，实现了电源管理的高效、灵活和低噪声，是现代电子设备电源设计的重要趋势。