详解SiP1205和SiP11206的中间总线转换器.docxVIP

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详解SiP1205和SiP11206的中间总线转换器

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中间总线电源架构正在迅速受到人们的青睐。根据DarnellGroup的研究，预计未来几年中间总线转换器（IBC）的市场将增长两倍之多，其动力主要是来自高端服务器、存储以及网络应用。虽然半砖电源迄今为止仍占有最大的销量，但更小型的1/8和1/16砖电源将很快占据几乎一半的市场。每种类型的功率等级也在不断增加，为的是满足对负载点转换器（POL）的大电流需求。

按照瓦特数统计的全球DC-DC转换器模块市场（百万美元）

系统板上电压轨数量的增加，以及ASIC、DSP和FPGA要求的更高电流水平的推动下，半导体供应商推出了形形色色的转换器IC来满足这个市场需求。到目前为止，最为成功的IC是由Vishay推出的SiliconixSiP11205和SiP11206。这些用于IBC应用的控制器IC是第一批出现在市场上的这类单芯片器件。这些器件集成了高压（75V）半桥MOSFET驱动器，具有1.6A的峰值电流驱动能力，以及各种电流监视和控制功能。

POL

IBC：中间总线架构

SiP11205和SiP11206可用于电信和网络设备中的隔离式半桥IBC，以及1/16砖或1/8砖电源模块的初级侧，这里的像48V的标准总线电压都需要转换成为12V或12V以下的中间电压。这些新器件可以通过不需要使用独立的控制器和用于次级同步整流的高压MOSFET驱动器元件来简化设计，并降低解决方案的成本，同时其半桥架构可通过采用更低电压的元件来进一步降低成本和空间要求。

SiP11205和SiP11206控制器可以高于95%效率来降低电压。这种性能水平有助于显著降低功耗，同时可以增加功率密度，而无需采用强制风冷。这些器件具有36V至75V的输入电压范围，可以按照ETSI300-132-2的要求充分处理100ms的100V的瞬变。集成的±1.6A高压MOSFET驱动器可以使每个IC都能驱动半桥转换器低侧和高侧开关器件。其振荡器频率可以设置在200kHz至1MHz（100至500kHz开关频率），这是业界最宽的范围，它可以与外部同步源同步。自驱动同步整流可以省去次级MOSFET驱动器和隔离式脉冲驱动器，以降低成本并简化设计。

SiP11205采用了输入电压检测和前馈电路，可以使输出电压保持在严紧的范围之内（2%4%），而无需使用光电耦合器或电压反馈电路。在DC变压器模式下的满度输入电压范围内，SiP11206与需要在最理想的占空比下工作的转换器是不同的，这将有助于显著改善系统效率。两款器件的负载调节约率为3%。

为了设计一个满足需要的充分稳压的IBC，Vishay在Si9122A半桥控制器中采用了SiP11203或SiP11204次级同步整流驱动器，后者可提供0.5%线路和负载调节率。

SiP11205和SiP11206提供了一整套保护功能。控制器电源电压是利用一个片上前置稳压器电路线性调节至其目标电压的。先进的电流监视和控制电路有助于用户在初级电路中设置最大电流。

这个功能可以防止受到过流条件、输出短路以及平行电源出现故障的影响。当VIN降至预设阈值时，低输入电压检测禁用VOUT。其他功能包括可编程软启动和过温保护。由于次级使用了一种自驱动整流电路，该电路可以启动进入预偏压状态。

Vishay已推出了两款可以完整实现IBC模块的参考设计，可以处理12V输出的15A，并以高于95%的效率运行。一个可以提供半稳压输出，另一个可以提供定比率输出，以跟踪输入电压方面的变化。

这两种IBC设计采用集成了磁性元件的8层PCB，两者都是1/8砖IBC电源转换器，可以插进一个基板，对性能进行测试和评估。IBC板提供了可选的窄（42V至55V）或宽（36V至75V）的输入电压范围，标称输出电压为12V，标称负载电流为15A，初级和次级功率MOSFET可分别选择PolarPAKSO-8或PowerPAKSO-8封装。该基板包括输入保险丝、输入、输出和远程启用（remoteenable）连接器、使能开关、输入大电容（bulkcapacitor），以及输出电压测量同轴SMC连接器。基板上的切掉部分（cutout）有助于IBC板两侧的探测，同时也可以顺利上电（fullypowered-up）并产生最大的功率。

功率级是一个半桥转换器，由SiP11205或SiP11206IC进行控制。该半桥架构使功率级元件承受的电压更小，因此可以节省成本，减小元件尺寸，同时提供更高的效率。

在SiP11206型号中，转换器占空比是固定的，而且是由R2进行设置的。它通常设置为一个接近最大效率50