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中间总线转换器是如何帮助PCB限制空间的?

[点击量:1676][来源:创选宝防静电专家(www.esdcxb.com)]

2021-03-31

中间总线转换器(IBC)设计用于实现中间总线体系结构(IBA),这有助于节省PCB的空间。IBA是一种配电方案,可为设计人员提供更多选择,以减小电路板的尺寸并使用低成本负载点(POL)转换器。在该方案中,所有单独的转换器不必在提供给负载端电压的主电压之间进行转换。
例如,假设有一个48 V的主电源,并且有多个负载在3 V至6 V之间工作。根据涉及单步转换的传统方法,所有单个负载都将具有转换器,该转换器必须从48 V转换为负载所需的较低电压。使用IBA方案,将进行两步转换。第一步是将48 V转换为6V。然后,各个POL转换器将接收6 V,以将其转换为所需的负载电压。这样,所有转换器都不必从48 V转换为6 V到3V。根据负载功率要求,它们只需在6 V到3 V之间转换。
IBA方法如何节省PCB空间
高输入电压的转换需要一个大电压过程,以确保器件的工作范围和击穿之间有合理的裕度。这将确保在电源开关换向期间产生的电压尖峰不会使设备失效。晶体管的漏极、源极和栅极之间将需要更多的空间,因此将使器件尺寸变大。
与此相比,IBA方法将高输入电压降低到中间较低的电压。然后,需要低压转换器根据每个负载的功率要求进一步降低电压。这些电压转换器不需要内部电路来处理高输入电压,因此可以以合理的价格提供小尺寸产品。
除此之外,还使用电感器来最大程度地减少输出中的纹波。从高直流电压降到低电压时,有两种可能的方法可以减小输出中的纹波:较高的开关频率或较高的电感。较高的开关频率会导致更多的功率损耗,从而降低效率。因此,可行的选择是追求高电感。高电感导致电感器的大尺寸,因为将需要在电感器的磁芯周围增加更多的绕组。这个问题可以在IBC的帮助下解决。设计人员可以在第一步中将高直流电压降低到低电压。因此,将不需要增加每个POL处的电感器尺寸。
比较IBA与单步配电
两步转换相对于单步转换具有一些优势。由于具有低成本的电感器和低成本的POL转换器,IBA方法的成本更低。另一方面,由于电感大和电压处理技术高,单步转换方法很昂贵。使用IBA的另一个优势是PCB尺寸更小。与单步转换方法相比,使用IBA的缺点是效率较低。
如何使用IBA方法提高效率
IBA方法的效率取决于IBC,如果使用高效的中间转换器,则可以提高它的效率。还可以将IBC设计在低电流轨上,以减少功率损耗。
IBA方法由于两步转换而降低了系统效率,但是在许多应用程序中,节省空间比考虑降低效率更为重要。
设计工程师需要选择一个IBC,它将不会在一定程度上降低系统效率。选择的中型散货箱应优化系统成本和稳定性。设计师可以根据最适合自己的设计选择三种基本的IBC类型:固定比率,调节和半调节IBC。固定比率的IBC可以提供高效率(将近98%),这意味着转换期间仅损失2%。这些IBC的输出是输入电压的固定部分。这些IBC仅能在不调节的情况下处理短范围的输入电压。稳压IBC能够通过稳压来处理各种输入电压。这些中型散货箱的缺点是效率较低。半监管的中型散货箱还能够处理各种输入,但它们可提供高达特定输入电压范围的调节。与受管制的中型散货箱相比,它们具有很高的效率。
建议设计工程师比较选择一种IBC相对于另一种IBC的竞争优势和取舍。
何时考虑IBA配电方案
与单步转换方法相比,IBA方案的效率较低。如果单个负载少于三个,则建议使用单步转换方法。如果需要小尺寸和低成本设计,则设计工程师仍可以选择IBA。虽然效率有所放宽,但是当存在三个或更多需要单个POL转换器的单个负载时,强烈建议使用IBA方案。当单个导轨的数量增加时,设计师在节省成本和减小尺寸方面可以获得的好处也随之增加。
结论
IBA是设计工程师可以用来节省PCB空间的一种新方法。这种方法的效率较低,可以通过使用高效IBC来克服。与降低效率相比,成本和节省空间的好处要重要得多。


来源:贤集网

 

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