380 VDC输入DC/DC转换器在负载点的应用

随着数据中心和电信系统功耗的不断提高，提高能源效率成为首要考虑因素，因为减少电力浪费可以节省大量资金。虽然已经提出了许多提案来提高整体效率并大幅降低功耗，但高压直流配电正在获得多家机构的支持，包括美国环保署，绿色电网，电力研究院（EPRI）和EMerge联盟。因此，有几项研究在数据中心服务器和电信设备中颂扬380 VDC分配的优点。特别值得注意的是（1）Vicor的白皮书，它说明了为什么高压直流配电是数据中心能耗困境的有吸引力的解决方案，以及（2）EMerge联盟开发的380 VDC配电标准。 》为支持高压直流配电标准，多家电源供应商推出了宽输入，高压至低压DC/DC转换器，用于服务器和其他系统中的负载点（POL）应用。其中包括Artesyn Embedded Technologies，TDK-Lambda Americas和Vicor Corp.除了满足这些需求外，其中一些高压DC/DC转换器还提高了效率，密度，可靠性和灵活性方面的性能标准。

高降压转换器

例如，Artesyn已准备好用于高压DC/DC转换的半砖和全砖转换器，这些转换器适用于380 VDC分布式架构。在全砖类产品中，AIF12系列提供隔离的单输出DC/DC模块，提供高达600 W的输出，最大基板工作温度为100°C，无需降额。此外，它还具有完全安全隔离的低压二次侧控制和Astec线性编程（ALP），并允许通过I²C总线调整模块参数。该系列中的600 W型号AIF12W300N-L可处理250 V至420 V的输入直流范围，并在12.5 A时提供稳定的48 VDC输出，具有低输出纹波和噪声。典型效率为90％。

在半砖空间（图1），该公司提供功能齐全的AIH系列模块，能够提供250 W输出功率，同时提供监控，保护和调整功能。作为存储有价值的最终用户信息时使用的通信设备。

与AIF系列一样，AIH型号还可处理250至420 VDC的宽输入范围，并可提供12或24 VDC的单个隔离和稳压输出。虽然12 V型号AIH20专为提供20 A输出电流而量身定制，但24 VDC型号AIH10可提供10 A输出电流。两个单元都安装在尺寸为2.40 x 2.30 x 0.50英寸（61.0 x 58.4 x 12.7 mm）的模块中。

图1：Artesyn的半砖AIH模型可处理宽输入范围250至420 VDC，提供12或24 VDC的单个隔离和稳压输出。

同样，TDK-Lambda Americas还精心设计了具有450至600 W输出功率的隔离式全砖高压DC/DC转换器模块，标称单输出电压为12，24，28或48 VDC。宽输入PAF600F280系列的最大输出功率为600 W，输入电压范围为200至400 VDC。典型的峰值效率为91％。虽然该设备的额定工作温度高达100°C，但在100°C的基板温度下，该模型需要降额（图2）。

图2： TDK-Lambda的宽输入PAF600F280可在高达100°C的基板温度下工作，但在100°C时需要降额。

总线转换器模块

同样，Vicor开发了多种隔离的非稳压总线转换器模块，标记为BCM®，可将380-400 VDC输入降压至标准48 V或12 VDC输出。这些模块的输出用于为非隔离POL调节器供电。一个很好的例子是BCM384T480T325A00，38 VDC至48 VDC总线转换器，采用基于零电压/零电流开关（ZVS/ZCS）的正弦幅度转换器（SAC）拓扑结构，可实现高效率和高功率密度。因此，该设备实现固定的高频（》 1 MHz）软开关，效率超过96％，功率密度》 1，000 W/in.³，可提供高达325 W（平均）的输出功率。该模块采用制造商的VIChip®封装，兼容标准的取放和表面贴装组装工艺。根据产品数据表，VI Chip封装通过其低结至外壳和结至板热阻以及与系统板的低阻抗互连提供灵活的热管理。

最近，采用功率提升在制造包装时，制造商进一步扩展了高压BCM模块的功率处理能力，同时提高了高降压比DC/DC转换器的功率密度和效率。 Vicor的新型BCM采用ChiP封装（图3），标称输入电压为380 V，K系数为1/8，提供隔离的48 V配电母线，峰值效率为98％。新的BCM输入范围为260至410 VDC，支持32.5 V至51.25 VDC的输出。

图3：采用ChiP封装的Vicor新BCM提高了密度和效率条。新的380 VDC VI芯片BCM BCM380y475x1K2A30采用6123 ChiP封装，尺寸为63 x 23 mm，高度仅为7.3 mm。据制造商称，最初作为通孔器件提供的封装选项还将包括SMD变体。 ChiP BCM可以并联以提供多kW阵列，并且能够双向操作以支持电池备份和可再生能源应用。标准BCM功能包括欠压锁定，过流，短路和过温保护。 ChiP BCM集成了数字遥测和控制功能，可配置以满足客户要求。“高压直流配电基础设施的推出正在降低数据通信和工业设施的功耗和运营成本，”Stephen Oliver说。 ，Vicor的VI芯片产品线副总裁。

在需要12 VDC中间总线电压的系统中，Vicor提供B384F120T30，一个采用VI芯片封装的384 VDC至12 VDC总线转换器（图4），提供高电平效率（》 95％）和功率密度（1，017 W/in.³）。该模块的额定输出功率高达300 W，无需输出滤波。由于其高转换效率和安全的工作温度范围，根据产品的数据表，BCM在典型应用中不需要分立散热器。

图4：这384 VDC到12 VDC BCM在VI芯片封装中实现了1，017 W/in的功率密度，与标准的拾放和表面贴装组装工艺兼容。但是，如果48 V总线电压必须进一步降至12 VDC，Vicor的IBC系列提供必要的降压，峰值效率接近98％，来自八分之一砖的占地面积和高达300 W的输出功率。用于此应用的转换器是Vicor的IB050E120T32N1-00，这是一个IBC模块，可从48 VDC输入提供12 VDC输出，能够处理38至60 VDC的输入电压范围，输入至输出隔离为2，250 VDC。

总之，高压直流配电生态系统正在兴起。随着越来越多的系统设计人员利用高压直流配电的优势，越来越多的制造商将参与其中，使380 VDC输入DC/DC转换器具有成本效益和竞争力。