【导读】电气化是第二次工业革命的典型标志。虽然我们当下正在推动以“工业4.0”为代表的第四次工业革命，但电力依然是国民经济和人民生活主要的能量来源。随着新能源理念的推行，电气化的渗透率在稳步上升。
以汽车电子/电气化趋势为例，根据中国乘联会的统计数据，2021年8月份中国新能源汽车渗透率已经突破20%大关，并将持续提升。业内人士指出，预计2022年中国新能车渗透率有望提前突破35%大关。在新能源的推动下，多元化的电源转换需求密集爆发，大量DC-DC、DC-AC升/降压转换器件出现在车子的各个区域。
电源转换器件的分类
随着用电场景愈发丰富，电源转换器件的种类也变得越来越多，在这里我们先简单对各类型电源转换IC进行统计。
先看DC/DC转换器，可以说这是工程师朋友最为熟悉的电源转换器件，其主要作用是转变输入电压并有效输出固定电压。在DC/DC转换器下面，还有更细分的划分，包括升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。
AC/DC转换器则负责将交流电转化成为直流电，其功率流向可以是双向的，包括整流和有源逆变。对于AC/DC转换器，生活中最常见的使用场景就是开关电源，采用PWM原理调制出正弦波波形，再通过变压器变换电压，最后整流输出；对于DC/AC转换器，一般由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，最常见的应用是在电机领域，尤其是在新能源汽车领域，将电池组输出的直流电能转换成交流电，用以驱动动力电机。
电源转换?？榈挠攀?/p>
在方案开发的过程中，单一的转换器芯片并不能直接应用到系统方案中，还需要辅助以外围器件，包括各种无源器件和不同功能的稳压器芯片，最终才能将达标的电能传输给负载。
为了帮助工程师朋友更好地使用电源转换器，缩短产品上市的周期，各大制造商都在积极地推广电源转换模块。在相应的模块中集成高性能数字PWM控制器、双相功率MOSFET、电感器和无源器件等，不仅降低了转换器的使用难度，同时在板载空间方面得到增强。
以贸泽电子正在销售的来自制造商Vicor的DCM3717非隔离式稳压DC/DC转换器?？槲８媚？榧闪私笛?升压稳压器和正弦振幅转换器（SAC），外形尺寸仅为36.7*17.3*7.42mm，具有灵活的散热管理选项，能够帮助用户达成以前无法实现的系统尺寸、重量和效率。
图1：DCM3717非隔离式稳压DC/DC转换器?？?/p>
（图源：Vicor）
在产品设计方面，Vicor获得专利的高性能ZVS降压-升压稳压器和竞品的硬开关解决方案相比优势明显。通过图2能够看出，在24VIN至2.5VOUT（9.6:1）10A设计中，Vicor的ZVS降压拓扑和硬开关解决方案满载效率相差近6.5%，9A测量点功率损耗提升52%以上。
图2：Vicor的ZVS降压拓扑和硬开关解决方案实测性能对比（图源：Vicor）
通过集成高性能ZVS降压-升压稳压器，DCM3717?？橥黄屏舜秤部亟笛刮妊蛊魍仄嗽诳矶段露怨β拭芏群屯掏铝康南拗疲朔擞部?、体二极管导通和栅极驱动损耗对优化功耗、效率和功率密度的阻碍，进而实现更高的效率、更大的吞吐量和更宽的动态范围。借助这样的创新型设计，DCM3717?？槿米陨砗褪褂酶媚？榈姆桨干杓贫寄芄痪哂蟹浅８叩墓β拭芏?。
在产品测试方面，从图3和图4上面能够清晰的看出，不管是单独应用，还是双?？椴⒘惺褂?，DCM3717模块在实际应用中只需要简单的外部辅助电路，外围器件数量明显减少。在具体的应用中，DCM3717?？樽疃嘀С炙母瞿？椴⑿惺褂谩?/p>
图3：单?？橛τ玫缏吠?/p>
（图源：Vicor）
图4：双模块并列阵列的应用电路图
（图源：Vicor）
DCM3717阵列的并行操作是为了满足系统对更高功率的要求。通过正确配置的n个DCM3717阵列，能够在无电气降额的情况下获得单个?？榈亩疃üβ驶虻缌鞒艘詎的效果，进而满足更高的输出功率。在实际的PCB布局中推荐使用如图5所示的PCB布局，每个DCM3717?？橛拷胖?，缩短互连控制信号传输，从而改善杂散电容和系统噪声。
图5：DCM3717?？橥萍鯬CB布局
（图源：Vicor）
与此同时，DCM3717?？樵诳硎淙敕段В?0VDC至60VDC）和宽输出范围（10VDC至13.5VDC）的情况下，峰值效率高达97%。通过测试，如图6所示DCM3717?？槌中诵泄β士纱?50W，瞬时峰值功率可达900W。
图6：DCM3717?？槌中诵泄β?/p>
（图源：Vicor）
在测试过程中，DCM3717?？樵诙喔鲋付ǖ墓ぷ魑露认露寄芄挥懈咝实谋硐郑?5℃、100℃和-20℃三大特征温度。
图7：25℃，VOUT=10.0V下的效率表现
（图源：Vicor）
图8：100℃，VOUT=10.0V下的效率表现
（图源：Vicor）
图9：-20℃，VOUT=10.0V下的效率表现
（图源：Vicor）
在产品应用方面，DCM3717模块是稳压的12V电源，可以迅速为传统的12V负载部署高性能48V供电，支持纯电动及混合动力汽车的LV148规范和分布式48V服务器背板架构。36.7*17.3*7.42mm的表贴封装（SM-ChiP）让采用DCM3717?？榈牡缭纯梢韵灾呕缭闯叽纭⒅亓?，进而实现更高的功率密度。顶侧和底侧热阻非常低，提供了灵活的散热管理选项。
综合而言，通过集成化、模块化的方式，DCM3717模块帮助用户降低设计难度，节省开发时间，实现高功率、高效率，并通过SM-ChiP方式拥有更高的功率密度。DCM3717?？槁鉒V148规范和分布式48V服务器背板架构，并提供灵活的散热管理选项，适用于数据中心、汽车和工业市场。
对于AC/DC转换而言，?？榛挠攀仆飨?。以贸泽电子在售的来自制造商Murata Power Solutions的BAC1隔离式1W AC/DC转换器?？槲?，制造商的器件编号为BAC1S12SC。这款稳压单输出转换器?？椴捎冒迳习沧昂蚐IP封装结合的方式，支持在静止空气中运行，适用于最苛刻的环境。
图10：BAC1转换器?？?/p>
（图源：Murata Power Solutions）
BAC1转换器?？榫哂懈咝?、高可靠性、低待机功耗、更小的板载空间、医疗级安全认证等诸多优点。具体来看，BAC1转换器模块能够在高达+85°C下提供全功率，提供全稳压1W交流/直流能力，是功耗要求严苛型应用的理想解决方案，超低的待机功耗仅有20mW。
作为一款高度集成的AC/DC转换器?？椋珺AC1在输入和输出方面具有两大突出优势。首先是输入和输出的宽范围，BAC1转换器?？橹С?5VAC至264VAC（305VAC电压待定）和70VDC至400VDC输入电压范围，可输出5V、12V或24V的单输出电压；其次是应对宽输入范围，BAC1转换器模块在输出端拥有出色的线性调整率和负载调整率，其中典型的线性调整率为5V输出时可达0.3%，12V和24V输出时可达0.1%。典型负载调整率则为0.1%，也就是说BAC1转换器?？樵谑淙氲缪棺罡咦畹褪保廊荒芄晃榷ㄊ涑?。
同时，通过图11能够看到，BAC1转换器?？槟芄辉诤头至⑹椒桨傅亩员戎?，实现高达75%的板载面积节约，为紧凑型方案提供了丰富的设计裕量。
图11：BAC1转换器模块占板空间
（图源：Murata Power Solutions）
总结而言，?？榛腁C/DC转换器拥有的优势和?？榛腄C/DC转换器基本类似。通过集成的方式，实现了更高的效率和性能，并大幅度减少方案的外围器件数量，最终为工程师朋友们带来更低的设计难度，更小型化的设计方案，以及更低的总拥有成本。
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模块化的AC/DC转换器和DC/DC转换器克服了分立式设计的种种障碍，并凭借更宽的输入和输出范围适用于更广泛的应用场景。
上面提到DCM3717非隔离式稳压DC/DC转换器?？榈囊恍┯τ糜攀疲衷谖颐窍低车刈芙嵋幌?。通过模块化的方式，DCM3717转换器模块打破了分立式设计“需求必须明确”的限制，且因为外围器件少和拥有参考设计，工程师朋友们可以借此快速打造数据中心、高性能计算（HPC）系统、轻度混合动力和自主驾驶汽车以及工业系统等领域的应用。
相信大家已经发现，DCM3717转换器?？槊嫦虻牧煊虺硕孕视醒细褚笸?，对散热性能也有高要求。以数据中心和HPC系统为例，巨量的服务器被放置在机架上，并以一定的间隔充满整个机房，这其中很多服务器的运行时间是24小时不停歇。在这个过程中，电源器件拥有高效率，以及出色的散热能力是至关重要的。
通过上面的图5/6/7已经体现出，DCM3717转换器?？樵诟鞲鎏卣魑露认露季哂懈咝П硐?，进而提升服务器处理任务的效率。在散热方面，DCM3717转换器模块顶侧和底侧热阻非常低，因而自身热量的产生非常少，并提供灵活的散热管理选项支持用于纯电动和混合动力汽车的LV148规范和分布式48V服务器背板架构的开放计算项目，并能够对传统12V多相负载进行支持。
从应用角度来看，BAC1隔离式1W AC/DC转换器模块凭借出色的性能、体积和功耗，同样是一个多面手。包括工业控制、自动化、医疗、电信和物联网等各种市场都能够受益于BAC1?？榈男阅苡攀?。
以物联网中的智慧楼宇来展开，电力系统是智慧楼宇运转的基石。为解决传统楼宇在能耗、协议和维护成本方面的短板，智慧楼宇将各种类型的终端进行整合，并统一调配，市场的大趋势是智慧楼宇中大量的终端开始采用电源?？楣┑?。正如在介绍BAC1转换器?？槭碧岬降?，?？榈缭次低炒戳烁榷ǖ氖涑?、更高效的性能和更低的待机功耗。同时，凭借集成优势和外围器件少的优势，极大地降低了智慧楼宇在维护方面的成本。
对于BAC1转换器模块面向的工业控制、自动化、医疗、电信等大系统，这样的优势都是一脉相通的。
因此，无论是对于器件发展而言，还是对工程师设计难度而言，亦或者是对设备小型化趋势而言，也包括对市场应用而言，融合高效、集成、易用、稳定等于一身的电源转换?？槎继逑至俗约旱募壑?，让电源系统的设计不再局限于从业者的经验之谈，从“源头”为高效节能的经济社会发展赋能。
来源：贸泽电子
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