分布式电源系统中直流母线电压变换器的选择与应用
意的新技术，因而可以达到这样的性能。如图4所示，可以利用直流母线转换器解决方案来实现两级供电系统。直流母线转换器芯片组四周是原边半桥整流器控制器和驱动器集成电路和MOSFET技术，正是由于这个芯片组，才能
达到这样的性能。
IR2085S是一种新的控制器集成电路，是针对用于电路板上48V两级配电系统的非稳压型隔离式直流母线电压转换器而研制的。控制器是针对性能、简单、成本进行了优化的。它把一个占空比为50%的时钟与100V、1A的半桥整流器驱动器集成电路整合在一起，装在一个SO-8封装中。它的频率和死区时间可以在外面进行调节，满足各种应用的要求。它还有限制电流的功能。为了限制接通电源时突然增大的电流，在IR2085S里面有软启动功能，它控制占空比，由零慢慢地增加到50%。在软启动过程中，一般持续2000个栅极驱动信号脉冲这么长时间。在48V的直流母线电压转换器演示板上有新的控制器集成电路与原边的低电荷MOSFET晶体管，以及副边的低导通电阻、热性能提高了的MOSFET，它们配合在一起工作，在输出电压为8V时可以提供150W功率，效率超过96%，如图3所示，它的尺寸比1/8砖转换器的外形尺寸还要小。与安装在电路板上、具有稳压作用的常规功率转换器相比，它的效率高3~5%，尺寸小40%。有一种类似的方法可以用于全桥整流直流母线转换器，它使用新的IR2085S，输出功率达到240W，尺寸也相似，在输出电流满载时的效率大约为96.4%。图5是直流母线电压转换器的电路图，在这个电路中，原边使用控制器和驱动器集成电路IR2085S，它推动两只IRF7493型FET晶体管───这是新一代低电荷、80V的n型沟道MOSFET功率晶体管，它采用SO-8封装。在输入电压为36V至75V时，这只FET晶体管可以换成100V的IRF7495FET晶体管。在启动时，原边的偏置电压是由一只线性稳压器产生，在稳态时，则由变压器产生原边偏置电压。IRF7380中包含两个80V的n型沟道MOSFET功率晶体管，采用SO-8封装，就是用于在稳态时产生原边偏置电压。IRF6612或者IRF6618──这是使用DirectFET封装的新型30V、n型沟道MOSFET功率晶体管，可以用于副边的自驱动同步整流电路。
DirectFET半导体封装技术实际上消除了MOSFET晶体管的封装电阻，最大程度地提高了电路的效率，处于导通状态时的总电阻很小。利用DirectFET封装技术，它到印刷电路板的热阻极小，大约是1°C/W，DirectFET器件的半导体结至顶部（外壳）的热阻大约是1.4°C/W。IRF6612或者IRF6618的栅极驱动电压限制在最优的数值7.5V，与包含两个30V、使用SO-8封装的MOSFET晶体管IRF9956一样。副边的偏置电路是为了把两个直流母线转换器的输出并联起来，而它们的输入电压是不同的，而且在其中一个输入出现短路或者切断的情况下，仍然可以连续地提供输出功率。
功率为150W的直流母线转换器的尺寸可以做到是1.95×0.85英寸，比符合工业标准的1/8砖还小，1/8砖的标准尺寸是2.30×0.90英寸，小了25%。有一些功能齐全的解决方案现在有尺寸为1/4砖的产品，它的标准尺寸是2.30×1.45英寸，如果使用直流母线转换器，可节省空间53%。如图6所示，在尺寸这么小的空间里，在功率为150W时，直流母线转换器芯片组的效率高达96%左右。
为了让大家看到直流母线电压器的优异性能，我们选择原边开关频率为220kHz。使用较高的开关频率，可以减少输出电压的脉动，而且，由于磁通密降低了，可以使用比较小的磁性元件。变压器的磁芯比较小，损耗也降低了。但是，由于开关频率较高，增加了原边和副边的开关损失，因而降低了整个电路的效率。磁通不平衡是桥式电路的一个问题，为了防止磁通不平衡，高压边和低压边的脉冲宽度之差不到25ns。针对不同的应用、不同的输出功率和不同的开关器件，频率以及驱动半桥整流电路的低压边脉冲和高压边脉冲之间的死区时间是可以调节的，这是利用外面的定时电容器来实现的。
在两级分布式供电系统中，直流母线转换器是前置级。在对作为第二级的非隔离式负载点转换器进行优化时，也有许多独特的问题需要考虑到。在主要关注的是电路板的空间以及设计的复杂程度的情况下，与完整的模块或完全用分立元件的设计比较，使用嵌入式功能块的设计有很多优点。如图4所示，设计人员可以利用新的iPOWIRTMiP1202功能块周围的那些外部元件，很快地而且很容易地制造一个高性能的两路输出的两相同步降压转换器，为几个负载供电。除了设计人员可以更容易地进行设计，与使用分立元件的同类设计相比，这种使用功能块的设计可以为电脑板节省空间50%，同时大大地缩短设计时间。
供工程师使用的这些器件是百分之百经过测试、性能是有保证的，而且用这种器件时，电路板的设计不像使用分立元件进行设计时那么复杂。用分立元件进行设计时，这些是不可能做到的。
此外，它的转换效率很高，而且十分灵活，可以很容易地用它为需要不同电压的其他负载供电。
简单的解决方案
为了提供能够解决上述问题的解决方案，并且还具所需要的功能，国际整流器公司把它先进的iPOWIR封装技术用于制造一种集成功能块。国际整流器公司运用它在功率系统设计和芯片组方面的专业知识，把PWM控制器和驱动器以及相应的控制MOSFET开关和同步MOSFET开关、肖特基二极管和输入旁通电容器都整合在一个封装之中。为了提高性能，在这单一封装的模块中，功率元件匹配得很好，电路的布置进行了最优化设
计。得到的结果是，这个器件可以当作基本功能块用于设计高性能的两路同步降压转换器。在完整的两路输出电源所需要的外部元件是输出电感器、输出电容器、输 《分布式电源系统中直流母线电压变换器的选择与应用(第2页)》
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达到这样的性能。
IR2085S是一种新的控制器集成电路，是针对用于电路板上48V两级配电系统的非稳压型隔离式直流母线电压转换器而研制的。控制器是针对性能、简单、成本进行了优化的。它把一个占空比为50%的时钟与100V、1A的半桥整流器驱动器集成电路整合在一起，装在一个SO-8封装中。它的频率和死区时间可以在外面进行调节，满足各种应用的要求。它还有限制电流的功能。为了限制接通电源时突然增大的电流，在IR2085S里面有软启动功能，它控制占空比，由零慢慢地增加到50%。在软启动过程中，一般持续2000个栅极驱动信号脉冲这么长时间。在48V的直流母线电压转换器演示板上有新的控制器集成电路与原边的低电荷MOSFET晶体管，以及副边的低导通电阻、热性能提高了的MOSFET，它们配合在一起工作，在输出电压为8V时可以提供150W功率，效率超过96%，如图3所示，它的尺寸比1/8砖转换器的外形尺寸还要小。与安装在电路板上、具有稳压作用的常规功率转换器相比，它的效率高3~5%，尺寸小40%。有一种类似的方法可以用于全桥整流直流母线转换器，它使用新的IR2085S，输出功率达到240W，尺寸也相似，在输出电流满载时的效率大约为96.4%。图5是直流母线电压转换器的电路图，在这个电路中，原边使用控制器和驱动器集成电路IR2085S，它推动两只IRF7493型FET晶体管───这是新一代低电荷、80V的n型沟道MOSFET功率晶体管，它采用SO-8封装。在输入电压为36V至75V时，这只FET晶体管可以换成100V的IRF7495FET晶体管。在启动时，原边的偏置电压是由一只线性稳压器产生，在稳态时，则由变压器产生原边偏置电压。IRF7380中包含两个80V的n型沟道MOSFET功率晶体管，采用SO-8封装，就是用于在稳态时产生原边偏置电压。IRF6612或者IRF6618──这是使用DirectFET封装的新型30V、n型沟道MOSFET功率晶体管，可以用于副边的自驱动同步整流电路。
DirectFET半导体封装技术实际上消除了MOSFET晶体管的封装电阻，最大程度地提高了电路的效率，处于导通状态时的总电阻很小。利用DirectFET封装技术，它到印刷电路板的热阻极小，大约是1°C/W，DirectFET器件的半导体结至顶部（外壳）的热阻大约是1.4°C/W。IRF6612或者IRF6618的栅极驱动电压限制在最优的数值7.5V，与包含两个30V、使用SO-8封装的MOSFET晶体管IRF9956一样。副边的偏置电路是为了把两个直流母线转换器的输出并联起来，而它们的输入电压是不同的，而且在其中一个输入出现短路或者切断的情况下，仍然可以连续地提供输出功率。
功率为150W的直流母线转换器的尺寸可以做到是1.95×0.85英寸，比符合工业标准的1/8砖还小，1/8砖的标准尺寸是2.30×0.90英寸，小了25%。有一些功能齐全的解决方案现在有尺寸为1/4砖的产品，它的标准尺寸是2.30×1.45英寸，如果使用直流母线转换器，可节省空间53%。如图6所示，在尺寸这么小的空间里，在功率为150W时，直流母线转换器芯片组的效率高达96%左右。
为了让大家看到直流母线电压器的优异性能，我们选择原边开关频率为220kHz。使用较高的开关频率，可以减少输出电压的脉动，而且，由于磁通密降低了，可以使用比较小的磁性元件。变压器的磁芯比较小，损耗也降低了。但是，由于开关频率较高，增加了原边和副边的开关损失，因而降低了整个电路的效率。磁通不平衡是桥式电路的一个问题，为了防止磁通不平衡，高压边和低压边的脉冲宽度之差不到25ns。针对不同的应用、不同的输出功率和不同的开关器件，频率以及驱动半桥整流电路的低压边脉冲和高压边脉冲之间的死区时间是可以调节的，这是利用外面的定时电容器来实现的。
在两级分布式供电系统中，直流母线转换器是前置级。在对作为第二级的非隔离式负载点转换器进行优化时，也有许多独特的问题需要考虑到。在主要关注的是电路板的空间以及设计的复杂程度的情况下，与完整的模块或完全用分立元件的设计比较，使用嵌入式功能块的设计有很多优点。如图4所示，设计人员可以利用新的iPOWIRTMiP1202功能块周围的那些外部元件，很快地而且很容易地制造一个高性能的两路输出的两相同步降压转换器，为几个负载供电。除了设计人员可以更容易地进行设计，与使用分立元件的同类设计相比，这种使用功能块的设计可以为电脑板节省空间50%，同时大大地缩短设计时间。
供工程师使用的这些器件是百分之百经过测试、性能是有保证的，而且用这种器件时，电路板的设计不像使用分立元件进行设计时那么复杂。用分立元件进行设计时，这些是不可能做到的。
此外，它的转换效率很高，而且十分灵活，可以很容易地用它为需要不同电压的其他负载供电。
简单的解决方案
为了提供能够解决上述问题的解决方案，并且还具所需要的功能，国际整流器公司把它先进的iPOWIR封装技术用于制造一种集成功能块。国际整流器公司运用它在功率系统设计和芯片组方面的专业知识，把PWM控制器和驱动器以及相应的控制MOSFET开关和同步MOSFET开关、肖特基二极管和输入旁通电容器都整合在一个封装之中。为了提高性能，在这单一封装的模块中，功率元件匹配得很好，电路的布置进行了最优化设
计。得到的结果是，这个器件可以当作基本功能块用于设计高性能的两路同步降压转换器。在完整的两路输出电源所需要的外部元件是输出电感器、输出电容器、输 《分布式电源系统中直流母线电压变换器的选择与应用(第2页)》
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