现代分布式电源架构

本文介绍了低功耗技术的现代分布式电源架构。它讨论了 AC/DC 前端电源、中间总线架构 (IBA) 和非隔离负载点 (niPOL) DC/DC 转换器，以及 Mouser 如何致力于将所有这些结合在一起帮助设计人员为分布式电源架构的设计提供构建模块。

在当代电信、数据通信、医疗和工业应用中，如何从墙壁电源或主电源向负载供电？曾经有一段时间，主要的电源架构由集中式电源单元组成，该单元通过电缆和供电母线网络在整个系统中分配电力，但随着电源需求的变化，系统电源拓扑也发生了变化。由于功耗不断增加、半导体器件的电压水平要求越来越低，以及需要更好的电源性能来支持数字处理技术，再加上电力电子制造商提供的先进产品，如今正在实施更复杂的配电架构。现代分布式电源架构 (DPA) 可以将热量集中分散到整个系统，在极低电压下支持大电流，并对快速变化的负载提供出色的瞬态响应。其他优点包括灵活地增加电压或电流要求，以及在一个负载点发生故障时继续系统运行的能力。考虑到成本效益、尺寸和高效率的总体目标，当今卓越的 DPA 可分为三个主要考虑领域（图 1）——交流/直流前端电源、负载点直流/直流转换器，以及介于两者之间的中间总线架构 (IBA)。让我们仔细看看每个区域的功能，并研究一些可用于支持设计人员的产品。支持极低电压下的高电流，并对快速变化的负载提供出色的瞬态响应。其他优点包括灵活地增加电压或电流要求，以及在一个负载点发生故障时继续系统运行的能力。考虑到成本效益、尺寸和高效率的总体目标，当今卓越的 DPA 可分为三个主要考虑领域（图 1）——交流/直流前端电源、负载点直流/直流转换器，以及介于两者之间的中间总线架构 (IBA)。让我们仔细看看每个区域的功能，并研究一些可用于支持设计人员的产品。支持极低电压下的高电流，并对快速变化的负载提供出色的瞬态响应。其他优点包括灵活地增加电压或电流要求，以及在一个负载点发生故障时继续系统运行的能力。考虑到成本效益、尺寸和高效率的总体目标，当今卓越的 DPA 可分为三个主要考虑领域（图 1）——交流/直流前端电源、负载点直流/直流转换器，以及介于两者之间的中间总线架构 (IBA)。让我们仔细看看每个区域的功能，并研究一些可用于支持设计人员的产品。其他优点包括灵活地增加电压或电流要求，以及在一个负载点发生故障时继续系统运行的能力。考虑到成本效益、尺寸和高效率的总体目标，当今卓越的 DPA 可分为三个主要考虑领域（图 1）——交流/直流前端电源、负载点直流/直流转换器，以及介于两者之间的中间总线架构 (IBA)。让我们仔细看看每个区域的功能，并研究一些可用于支持设计人员的产品。其他优点包括灵活地增加电压或电流要求，以及在一个负载点发生故障时继续系统运行的能力。考虑到成本效益、尺寸和高效率的总体目标，当今卓越的 DPA 可分为三个主要考虑领域（图 1）——交流/直流前端电源、负载点直流/直流转换器，以及介于两者之间的中间总线架构 (IBA)。让我们仔细看看每个区域的功能，并研究一些可用于支持设计人员的产品。当今卓越的 DPA 可分为三个主要考虑领域（图 1）——AC/DC 前端电源、负载点 DC/DC 转换器以及经常出现在两者之间的中间总线架构 (IBA)。让我们仔细看看每个区域的功能，并研究一些可用于支持设计人员的产品。当今卓越的 DPA 可分为三个主要考虑领域（图 1）——AC/DC 前端电源、负载点 DC/DC 转换器以及经常出现在两者之间的中间总线架构 (IBA)。让我们仔细看看每个区域的功能，并研究一些可用于支持设计人员的产品。

采用中间总线架构的分布式电源架构

AC/DC前端电源

在托马斯·爱迪生、尼古拉·特斯拉和乔治·威斯汀豪斯的时代，关于公用事业输配电的交流电与直流电的争论已经结束，交流电因长距离传输损耗较低而胜出。然而，当今的电子产品主要是直流驱动的，因此需要将墙上提供的典型 80 至 265 V、50 或 60 Hz 交流单相波形转换为有用的直流电源。前端 AC/DC 转换的概念本身相当简单；您可以通过使用变压器将高压交流线路电源降低到更易于管理的电压，通过桥式整流器运行低压正弦交流电（0 VDC 值）以产生具有直流电压值的驻波来实现此目的等于交流幅度，并添加一个大电容器来平滑电压。然后，平滑后的电压通过 DC/DC 转换器，为系统实现稳定的直流总线电压。AC/DC 前端的典型输出电压对于电信系统为 48V，对于数据通信服务器为 12V 和 24V，对于某些数据通信和服务器甚至为 400V DC（来自欧洲部分地区可用的三相 400V 交流输入）。医用器材。

中间总线架构 (IBA)

IBA 基本上是一种多级 DPA，因为它在前端电源和 POL 转换器之间插入了另配电。它在过去十年中不断发展，努力提高效率，同时节省 DPA 的成本和空间。传统电信 DPA 可能已将 -48V 背板电压分配给每个架子/线卡阵列，每个线卡都带有板载隔离 DC/DC 模块以支持负载所需的所有电压，而 IBA 则取代了多个隔离 DC/DC具有与非隔离负载点转换器 (niPOL) 结合使用的单个中间总线转换器 (IBC) 的模块。IBC 的工作是提供的中间总线电压，例如来自 48 V 配电总线的 12 V 电压，以及电气隔离。

非隔离负载点 (niPOL) DC/DC 转换器

凭借 AC/DC 前端提供的基本隔离和 IBA 中 IBC 提供的完全隔离，小型且经济高效的 niPOL 可用于为负载供电。这些 DC/DC 转换器需要应对现代 DSP、FPGA 和 ASIC 所产生的 POL 电压日益降低和电流急剧上升的趋势，以满足更严格的调节和更低的噪声性能的要求。幸运的是，电路板设计人员可以选择多种形式的线性稳压器、开关稳压器，甚至是两者结合的产品。

如果可能，选择线性稳压器直接为信号调节和信号处理组件供电。所有稳压器都会产生噪声，但与 DC-DC 转换同类开关稳压器相比，线性稳压器本质上产生的噪声要少。线性稳压器还可以提供良好的电源纹波抑制 (PSRR)。馈入线性稳压器输入的任何开关模式电源的开关频率下的高 PSRR 规格将有助于衰减开关噪声，使其不会引入信号链并导致干扰问题。这种技术称为后调节。可能需要额外的滤波来抑制高频噪声，因为 PSRR 在较高频率下终会下降至 0dB。