IR2085S是一種新的控制器集成電路，是針對用于電路板上48 V兩級配電系統(tǒng)的非穩(wěn)壓型隔離式直流母線電壓轉(zhuǎn)換器而研制的�？刂破魇轻槍π阅�、簡單、成本進(jìn)行了優(yōu)化的。它把一個占空比為50 %的時鐘與100 V、1 A的半橋整流器驅(qū)動器集成電路整合在一起，裝在一個SO-8封裝中。它的頻率和死區(qū)時間可以在外面進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足各種應(yīng)用的要求。它還有限制電流的功能。為了限制接通電源時突然增大的電流，在IR2085S里面有軟啟動功能，它控制占空比，由零慢慢地增加到50 %。在軟啟動過程中，一般持續(xù)2000個柵極驅(qū)動信號脈沖這么長時間。在 48 V的直流母線電壓轉(zhuǎn)換器演示板上有新的控制器集成電路與原邊的低電荷MOSFET晶體管，以及副邊的低導(dǎo)通電阻、熱性能提高了的MOSFET，它們配合在一起工作，在輸出電壓為8 V時可以提供150 W功率，效率超過96 %，如圖3所示，它的尺寸比1/8磚轉(zhuǎn)換器的外形尺寸還要小。與安裝在電路板上、具有穩(wěn)壓作用的常規(guī)功率轉(zhuǎn)換器相比，它的效率高3~5%，尺寸小40 %。有一種類似的方法可以用于全橋整流直流母線轉(zhuǎn)換器，它使用新的IR2085S，輸出功率達(dá)到240 W，尺寸也相似，在輸出電流滿載時的效率大約為96.4 %。圖5是直流母線電壓轉(zhuǎn)換器的電路圖，在這個電路中，原邊使用控制器和驅(qū)動器集成電路IR2085S，它推動兩只 IRF7493 型FET晶體管───這是新一代低電荷、80 V的n型溝道MOSFET功率晶體管，它采用SO-8封裝。在輸入電壓為36 V至75 V時，這只 FET 晶體管可以換成100V的IRF7495FET 晶體管。在啟動時，原邊的偏置電壓是由一只線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生，在穩(wěn)態(tài)時，則由變壓器產(chǎn)生原邊偏置電壓。IRF7380中包含兩個80V的 n型溝道 MOSFET功率晶體管，采用SO-8封裝，就是用于在穩(wěn)態(tài)時產(chǎn)生原邊偏置電壓。 IRF6612或者 IRF6618──這是使用DirectFET封裝的新型30V、 n型溝道 MOSFET功率晶體管，可以用于副邊的自驅(qū)動同步整流電路。
DirectFET 半導(dǎo)體封裝技術(shù)實際上消除了MOSFET晶體管的封裝電阻，最大程度地提高了電路的效率，處于導(dǎo)通狀態(tài)時的總電阻很小。利用DirectFET 封裝技術(shù)，它到印刷電路板的熱阻極小，大約是1°C/W，DirectFET器件的半導(dǎo)體結(jié)至頂部（外殼）的熱阻大約是 1.4°C/W。 IRF6612 或者IRF6618的柵極驅(qū)動電壓限制在最優(yōu)的數(shù)值7.5V ，與包含兩個 30V、使用 SO-8 封裝的MOSFET晶體管IRF9956一樣。副邊的偏置電路是為了把兩個直流母線轉(zhuǎn)換器的輸出并聯(lián)起來，而它們的輸入電壓是不同的，而且在其中一個輸入出現(xiàn)短路或者切斷的情況下，仍然可以連續(xù)地提供輸出功率。
功率為150W 的直流母線轉(zhuǎn)換器的尺寸可以做到是1.95 × 0.85英寸，比符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的1/8磚還小，1/8磚的標(biāo)準(zhǔn)尺寸是2.30 × 0.90英寸，小了25%。有一些功能齊全的解決方案現(xiàn)在有尺寸為1/4磚的產(chǎn)品，它的標(biāo)準(zhǔn)尺寸是2.30 × 1.45英寸，如果使用直流母線轉(zhuǎn)換器，可節(jié)省空間53%。如圖6所示，在尺寸這么小的空間里，在功率為150 W時，直流母線轉(zhuǎn)換器芯片組的效率高達(dá)96%左右。
在兩級分布式供電系統(tǒng)中，直流母線轉(zhuǎn)換器是前置級。在對作為第二級的非隔離式負(fù)載點轉(zhuǎn)換器進(jìn)行優(yōu)化時，也有許多獨特的問題需要考慮到。在主要關(guān)注的是電路板的空間以及設(shè)計的復(fù)雜程度的情況下，與完整的模塊或完全用分立元件的設(shè)計比較，使用嵌入式功能塊的設(shè)計有很多優(yōu)點。如圖4所示，設(shè)計人員可以利用新的iPOWIRTM iP1202功能塊周圍的那些外部元件，很快地而且很容易地制造一個高性能的兩路輸出的兩相同步降壓轉(zhuǎn)換器，為幾個負(fù)載供電。除了設(shè)計人員可以更容易地進(jìn)行設(shè)計，與使用分立元件的同類設(shè)計相比，這種使用功能塊的設(shè)計可以為電腦板節(jié)省空間50 %，同時大大地縮短設(shè)計時間。
供工程師使用的這些器件是百分之百經(jīng)過測試、性能是有保證的，而且用這種器件時，電路板的設(shè)計不像使用分立元件進(jìn)行設(shè)計時那么復(fù)雜。用分立元件進(jìn)行設(shè)計時，這些是不可能做到的。
簡單的解決方案
為了提供能夠解決上述問題的解決方案，并且還具所需要的功能，國際整流器公司把它先進(jìn)的iPOWIR 封裝技術(shù)用于制造一種 集成功能塊。國際整流器公司運用它在功率系統(tǒng)設(shè)計和芯片組方面的專業(yè)知識，把 PWM 控制器和驅(qū)動器以及相應(yīng)的控制MOSFET開關(guān)和同步MOSFET 開關(guān)、肖特基二極管和輸入旁通電容器都整合在一個封裝之中。為了提高性能，在這單一封裝的模塊中，功率元件匹配得很好，電路的布置進(jìn)行了最優(yōu)化設(shè)計。得到的結(jié)果是，這個器件可以當(dāng)作基本功能塊用于設(shè)計高性能的兩路同步降壓轉(zhuǎn)換器。在完整的兩路輸出電源所需要的外部元件是輸出電感器、輸出電容器、輸入電容器（圖7a），加上幾只其他的無源元件。因為內(nèi)部電路是與固定頻率的電壓型控制信號同步的，可以很容易地把兩路輸出并聯(lián)起來作為一路電壓輸出，而輸出供電流的能力則增大一倍（圖7b）。
在單輸出或者并聯(lián)輸出的電路中，使用相位相差 180°的工作方式，脈動的頻率提高了，它的優(yōu)點是，可以減少外部元件的數(shù)量和尺寸。 iP1202可以直接由直流母線轉(zhuǎn)換器的輸出電壓供給電力，外面不需要偏置電路，又進(jìn)一步減少了外部元件，也降低了設(shè)計的復(fù)雜程度。新的功能塊的尺寸是9.25 mm × 15.5 mm × 2.6 mm ，可以為設(shè)計人員節(jié)省十分寶貴的電路板空間，并且提高了功率密度──這是一個很有價值的貢獻(xiàn)。
iP1202的每一個通道都使用簡單的電阻分壓電路，它的各路輸出電壓可以獨立地進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸入工作電壓的范圍從5.5 V至13.2 V，作為前端電路的直流母線電壓轉(zhuǎn)換器為它供電是很容易的。利用這個負(fù)載點轉(zhuǎn)器解決方案，可以實現(xiàn)獨立的15 A輸出或者兩相30 A輸出。用直流母線電壓轉(zhuǎn)換器為 iP1202供電，產(chǎn)生三個輸出，它的總效率如圖8所示。
在器件上有一個設(shè)定電流過載保護(hù)的引腳，可以用它設(shè)定電流過載保護(hù)電路在什么時候起作用�？梢园阉B接成栓鎖，或者在檢測到短路時自動啟動。對于現(xiàn)在的電訊系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，這是很重要的，因為很多電訊系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在距離很遠(yuǎn)的地方，增加它們正常運作的時間，具備自動啟動的能力，可以降低維護(hù)成本，也是很方便的，這些都會影響服務(wù)質(zhì)量。
此外，iP1202可以與其他的負(fù)載點轉(zhuǎn)換器同步 ，這樣輸入端的EMI濾波電路可以簡化。為了對印刷電路板進(jìn)行準(zhǔn)確的熱設(shè)計，這個基本電路塊在設(shè)計時也保證功率損耗在一定范圍之內(nèi)，它們有一個安全的工作范圍。對于使用分立元件的傳統(tǒng)電源電路，熱設(shè)計的計算是很復(fù)雜的，也很花時間，許多與功率損失有關(guān)的一次近似變量都必須慮到。而且，布線和雜散寄生參數(shù)這些二次效應(yīng)造成的損耗實際上都沒有考慮進(jìn)去。在設(shè)計開發(fā)階段，更難把二次效應(yīng)準(zhǔn)確考慮在內(nèi)。
由于功率損耗額定值保證不會超過某個最大值，由于SOA是有保證的，在進(jìn)行熱設(shè)計時，需要考慮的問題得到了簡化。因為功率損失有一個限度，是已知的，是經(jīng)過測試的，可以很容易地與SOA連系起來，因而可以可靠地、安全地長期運作。
