發布日期：2022-07-15 點擊率：36
磚式DC/DC轉換器的工作環境越來越惡劣,盡管這些模塊產品作為一種通用性產品已經沒有太大的發展空間,但供應商仍然在做進一步努力,以充分挖掘這些器件的潛力。目前,市場對于提高功率密度、效率等方面的要求主要集中于小型轉換器上,新發布的產品也很少是超過半磚尺寸的轉換器。當然,將尺寸縮至最小并非是最迫切的要求,實際上,目前占據市場主流的主要是八分之一磚產品。從技術的層面來看,寬幅和窄幅輸入、調制與非調制輸出、無線應用以及與以太網供電(PoE)應用的兼容性成為關注熱點。
作為一種技術上成熟的產品,磚式轉換器的發展已經因其它一些問題的存在而顯得有些失色,比如遲而未決的行業標準問題。迄今業界已經先后成立了三個聯盟,以確保各類型磚式產品之間具有更大的兼容性,尤其是使正在推出的十六分之一磚產品標準化,更是產業聯盟目前最急迫的一項工作。除此以外,最近在電源轉換器領域中發生的一系列并購活動也引人囑目,如C&D Technology在過去半年內分別收購了Datel和電子制造服務提供商天泓(Celestica)旗下的電源部門。
十六分之一磚產品勢頭增強
十六分之一磚轉換器雖然在剛問世的時候不如八分之一磚產品那樣受歡迎,但因其采用了標準的外形尺寸和相關規格,也日漸開始受到市場重視。據悉,目前許多四分之一磚和八分之一磚產品雖然在封裝尺寸、引腳上各廠商都基本一致,但在可調節輸出腳上各廠商內部定義不一樣,導致出現了應用上的兼容性困局。不過由于業界目前還存在兩種標準而且遲遲未能統一,十六分之一磚轉換器產品至今還沒有象八分之一磚產品那樣充當分布式電源應用的中心。
目前標準之爭主要存在于以泰科電子和SynQor為首的分布式電源開放標準聯盟(DOSA)推出的DOSA規格和Power-One提出的共享開放架構(SOAR)標準,后者得到了愛立信、Artesyn和Astec等POLA陣營廠商的支持,其推出的標準被視為DOSA規格的一種補充性解決方案,規定的占位面積是1.3×0.9英寸,并采用了標準八分之一磚和四分之一磚SMT引腳設計習慣。而DOSA目前已經制訂出十六分之一磚轉換器標準和大電流四分之一磚引腳設計,并于近期先后吸收天泓、臺達(Delta)等領先廠商加入該聯盟。在新產品方面,泰科電子的十六分之一磚轉換器KW010/015/020/025系列采用了DOSA提出的1.3×0.9英寸占位面積,輸入電壓為36~75V,在1~5V電壓上可以提供高達25A的電流。它在滿負載(輸出電壓為時)情況下的轉換效率可以達到91%。在最近舉行的慕尼黑上海電子展上,愛立信展示的PKU系列十六分一磚產品的最大輸出功率達到50W,最大輸出電流為25A。
八分之一磚主導中間總線應用
在八分之一磚轉換器領域,目前廠商們在提高產品功率方面取得了令人吃驚的成果。一些廠商重視固定變壓率設計的優點,以得到高效率和良好的總體響應。其中有些磚模塊目前甚至聲稱可以用于總線應用。Cherokee International是鼓吹“可用功率”的主要廠商之一,該公司推出了CBE1448G1轉換器,占位面積為×0.9英寸,是適用于中間總線的首批八分之一磚產品,在12V時提供完全的14A電流(168W),工作溫度高達55°C,這種準調制轉換器的效率高達94%。
天泓的前電源部門也表示,它的IBC系列中的EUS是第一款以八分之一磚尺寸提供4:1、5:1和6:1固定變壓率的產品,而且具有最佳的降級特點,在96%的效率下輸出功率高達240W (目前是八分之一磚的功率基準),可用于計算機和電信應用。Power-One公司也推出了一種類似的產品,它的SQT48T20120總線轉換器是一款4:1固定變壓率模塊,能在70℃的高溫下提供210W的輸出功率(在200lfm冷卻風量配合下)。
NetPower Technologies的EBS模塊也具有相對較高的功率,為170W。該公司指出,這種轉換器與額定電流相同但未經調制的總線轉換器相比,有效功率一般要高出20%。除此以外,其它類似新產品還包括TDK Innoveta的iEB和泰科電子的EUE200。前者是一款4:1固定變壓率轉換器,采用高度僅為的封裝,功率高達150W(未經調制),電流最高為15A；后者是一款4:1變壓率降壓轉換器,輸出功率為200W,12V滿負荷輸出效率為95%。
Artesyn公司的產品面向較低功率的應用,它強調嚴格的調制、高效率、迅速瞬時響應和高功率密度。該公司的Ultra系列提升了八分之一磚的性能,這個系列包括三種款式,功率為100W,輸出電壓分別為、和5V,功率密度超過160W/in3,面向高端電信應用。輸入電壓對應的輸出電壓調整度為0.1%,負載調整度為0.2%,其瞬態響應性能表現為:對于輸出、40A轉換器,其50~75%負載電流的1A/μs階躍變化對應的偏差小于90mV,恢復時間小于20μs。
該公司還推出了兩款20A的八分之一磚轉換器,輸出電壓分別為1.8和,均屬于其Typhoon系列,據稱在24V的輸入電壓下具有較高的效率。此外,由于強調“真正的功率” (所謂真正功率,是指在溫度上升的情況下,在給定的冷卻水平上不會導致降級而能夠提供的功率)。Artesyn還在其Typhoon系列中推出了五款“Value”產品,目標是在溫度達85℃和200lfm冷卻風量時,提供全部的可用功率。這些20A和25A的產品,輸出電壓包括1.2、1.5、1.8、2.5和,效率可達91%。
Ault公司的八分之一磚可能是最知名的消費類電源產品。該公司的HDE1-75單輸出八分之一磚轉換器輸出電壓為1.8、2.5或,最大輸出電流為20A,據稱非常適用于空氣流動性極低的高溫環境,轉換效率達到89%。
集線器應用中的主力——四分之一磚轉換器
目前,許多四分之一磚(占位面積為2.3×英寸)產品開始成為越來越繁重的集線器應用中的主力,這些轉換器通常接近傳統的半磚轉換器的性能,這在很大程度上取決于它們的高效率性能,多數產品采用了同步整流,轉換效率至少為90%,而且在很多情況下大大高于90%。TDK Innoveta的iQD是一種四分之一磚轉換器,輸出功率高達300W,電流高達27A。它的效率為95%,在負載變動幅度為最大電流的25%和偏斜率為微秒時,瞬態響應時間為50us。天泓則推出了QUS20-NVDR,這款240W的四分之一磚轉換器擴展了設計人員的中間總線選擇范圍,是其QUS20-120的垂直安裝版本,具有固定的4:1降壓變壓率。
Cherokee推出了Apollo 5系列產品,該產品旨在滿足消費需求,在溫度高達50°C和300lfm風冷條件時提供滿幅輸出。這種轉換器在上述環境下可提供80A電流輸出(1.2、1.5和),相當于電流密度為55A/立方英寸。據該公司介紹,在條件相似的情況下,Apollo5比50A的典型四分之一磚產品的功率高出60%,而且性能明顯優于典型的半磚轉換器。
C&D Technologies公司的SLC100輸入電壓為36~75 V,可以提供1~12V的輸出電壓,電流高達40A。Artesyn公司的四分之一磚轉換器包括兩款新型開放結構產品,在或輸出時提供30A的電流,專為28V無線基站而開發。該公司表示,它們的效率高達91%,比與之最接近的同類產品高7%。
SynQor公司在其DualQor系列中推出了一種雙輸出100W的四分之一磚轉換器,獨立調制的輸出為5V和。該公司同時還有另外兩款四分之一磚產品,其輸出電壓分別為5V和18V,分別屬于其PowerQor Tera(QTA)和Giga(QGA)系列,面向電信應用。18V模塊專門用于為ADSL應用中的線驅動器供電,輸出功率可達200W,效率為91%,在溫度高達55°C時沒有降級。針對這種環境的其它模塊還包括愛立信PKM-E系列中的首批兩款四分之一磚產品,PKM2510EPI和PKM4510EPI在電壓為時的輸出電流為15A,輸入電壓分別為24V和48V。它們均采用無鉛焊錫工藝,PCB采用無鹵素阻燃劑和非電鍍鎳金鍍層。
有些專業產品采用了三輸出四分之一磚的形式,以簡化分布式電源架構,如Power-One公司的QNT36ZEDB,該產品面向節省空間的解決方案,提供80W(風冷條件200lfm)的輸出功率,每個輸出在~5V之間可調,能提供高達12A的電流。此外,還有Vicor公司的中間總線轉換器系列,輸出電壓為3至48V(共九款產品),可以提供100A的電流或600W的功率。這種解決方案基于該公司的電壓變換模塊(VTM),適合于傳統的磚式總線架構。
半磚產品的發展方向
目前的半磚(2.4×英寸)產品在功率方面正在接近以前用于電信應用的四分之三磚的水平,甚至可以取代全磚轉換器。例如天泓的HUS42-096是一種460W的半磚轉換器,輸入/輸出電壓比例為5:1,據稱是業內具有這種特點的首款產品。額定輸入電壓為48V,可以降至7V至11V,一般認為,這是在分布式電源總線架構中獲得最高總體系統效率的最佳電壓水平。但是,半磚的靈活性而不是原始功率正在日益受到電信以外的各種應用的關注,無線應用便是其中之一。
Artesyn的新型RFB300/350系列半磚轉換器可持續提供高達350W的功率,而不會超出-40℃～100℃的基板溫度范圍。這種轉換器可產生標稱12V或28V的直流輸出,標準占位面積×英寸,厚度有0.4英寸或0.5英寸可供選擇。此系列產品主要面向高性能射頻功放和用于緊密、實用性強的設備應用。它們的工作溫度范圍比較寬,因而適合于戶外設備、蜂窩基站設備以及“最后一英里”寬帶設備應用。
泰科電子的JHW350系列半磚模塊,在28V電壓下提供350W的功率,運行效率高達94%。其它面向下一代IP電話和LAN網供電應用的產品包括Power-One公司的HHS04Z52,它可以在5輸出電壓下提供高達的電流,滿足標準。SynQor公司新推出的Tera系列轉換器也是類似產品。
此外,Power-One的HNT42YEDB是多輸出節省空間型解決方案,輸入電壓為24V,三輸出(1.8、2.5和)中的每個都可以提供高達14A的電流。它采用兩種封裝,分別適合通孔安裝和SMT工藝。其它面向比較傳統的12V中間總線架構的新款半磚模塊,包括SynQor公司的BusQor HEA,可以提供360W的調制功率。該轉換器輸入電壓為35~75V,在其多數輸入電壓范圍內的滿負載效率為95%。此前,該公司還推出Peta系列半磚模塊。
作者:鄭衛鋒
