對dui於yu將jiang高gao電dian壓ya輸shu入ru轉zhuan換huan成cheng低di電dian壓ya輸shu出chu的de電dian源yuan轉zhuan換huan器qi，該gai如ru何he提ti高gao效xiao率lv？答da案an是shi

，對dui於yu要yao求qiu從cong高gao輸shu入ru電dian壓ya轉zhuan換huan成cheng極ji低di輸shu出chu電dian壓ya的de各ge種zhong應ying用yong，業ye界jie目mu前qian發fa展zhan出chu許xu多duo不bu同tong的de解jie決jue方fang案an。其qi中zhong一yi個ge例li子zi，就jiu是shi從cong48伏特轉換成3.3伏特。這樣的降壓規格常見於信息科技領域的服務器
，以及各種電信應用。

 

圖1 僅透過一個轉換步驟就從48伏特轉換成3.3伏特。

 

如果在這種單一轉換步驟中使用降壓轉換器(buck)，如圖1所示，就會出現工作周期偏低的問題。工作周期(duty cycle)是指運行時間(主開關開啟)與關閉時間(主開關關閉)之間的比值。降壓轉換的工作周期是透過以下的公式計算而出：

 

 

根據其輸入電壓為48伏特(V)
，輸出電壓為3.3伏特
，計算出其工作周期約為7%。這代表在1MHz(每個切換周期1,000奈秒(ns))的切換頻率下，Q1切換開關僅有70奈秒的時間是在開啟(ON)狀態。對於這樣的電路
，通常會選用切換開關穩壓器來讓啟動時間維持在70奈秒以下。但如果選用這樣的組件，也會衍生出另一個挑戰。

 

功gong率lv轉zhuan換huan效xiao率lv極ji高gao的de降jiang壓ya穩wen壓ya器qi如ru果guo在zai非fei常chang短duan的de工gong作zuo周zhou期qi運yun作zuo，其qi轉zhuan換huan效xiao率lv就jiu會hui下xia滑hua，這zhe是shi因yin為wei能neng夠gou用yong來lai將jiang電dian力li儲chu存cun到dao電dian感gan的de時shi間jian變bian得de非fei常chang少shao。係xi統tong需xu要yao透tou過guo電dian感gan組zu件jian在zai極ji長chang的de關guan閉bi狀zhuang態tai提ti供gong運yun作zuo所suo需xu的de電dian力li。因yin此ci這zhe樣yang的de設she定ding通tong常chang會hui導dao致zhi電dian路lu的de尖jian峰feng電dian流liu變bian得de極ji高gao。為wei了le降jiang低di這zhe些xie尖jian峰feng電dian流liu，L1的電感必須拉高，這是因為在啟動狀態時，L1會經曆很高的電壓差，如圖1所示。

 

在這個例子中
，可觀察到在啟動狀態時有大約44伏特的電經過電感，48伏特在開關節點一側
，3.3伏特在輸出側。電感的電流可用以下公式算出:

 

 

如ru果guo有you一yi個ge高gao電dian壓ya經jing過guo電dian感gan，在zai一yi段duan固gu定ding時shi間jian內nei電dian流liu會hui升sheng高gao，而er電dian感gan值zhi則ze維wei持chi固gu定ding。要yao降jiang低di電dian感gan的de尖jian峰feng電dian流liu
，就jiu必bi須xu選xuan用yong更geng高gao的de電dian感gan值zhi
，然ran而er更geng高gao的de電dian感gan值zhi卻que會hui拉la高gao功gong率lv耗hao損sun。在zai上shang述shu這zhe些xie電dian壓ya條tiao件jian下xia，Analog Devices的一款高效率LTM8027 µModule穩壓器能在4安培的輸出電流下達到80%的電源效率。

 

圖2 在2個步驟下電壓從48伏特轉換成3.3伏特
，過程中還用到一個12伏特的中間電壓。

 

在提高電源效率方麵，業界目前經常使用且更有效率的一種電路解決方案
，就是產生一個中間電壓(intermediate voltage)。將兩個高效率降壓穩壓器重疊配置，如圖2所示。在第一個步驟中，48伏特電壓降到12伏特，之後在第二步驟再降到3.3伏特。而µModule穩壓器在從48伏特降至12伏特時
，轉換效率超過92%。從12伏特降到3.3伏特的第二步驟，用的則是LTM4624，其轉換效率達到90%，總電源轉換效率則達到83%
，這比圖1所示的直接轉換方法要高出3%。

 

這個結果很讓人驚訝，因為3.3伏特的輸出電源必須經過兩個獨立的切換穩壓器電路。圖1所示電路的效率比較低，因為其工作周期較短且形成高電感尖峰電流所致。

 

zaibijiaodanbuzhoujiangyajiagou，yijizhongjianhuanchongxingzongxianjiagoushi，haidekaolvdianyuanxiaolvyiwaidexuduoyinsu。danbenwenjintantaodianyuanzhuanhuanxiaolvdejixiangzhongdian。jiejuezhexiangjibenwentiqizhongyizhongjiejuefangan，jiushixintuichudeLTC7821
，這款混合式降壓控製器結合了充電泵，以及降壓穩壓器的功能，讓工作周期變成VIN/VOUT 比值的2倍，因此能在極高的電源轉換效率下達到極高的降壓比。

 

中zhong間jian電dian壓ya的de生sheng成cheng，對dui於yu提ti高gao電dian源yuan供gong應ying器qi的de整zheng體ti轉zhuan換huan效xiao率lv非fei常chang管guan用yong。業ye界jie對dui於yu這zhe類lei極ji短duan工gong作zuo周zhou期qi致zhi力li提ti轉zhuan換huan效xiao率lv方fang麵mian，已yi累lei積ji可ke觀guan的de進jin展zhan，如ru圖tu1所示，像是采用速度極快的氮化镓(GaN)切換開關，協助降低切換損耗，進而提高電源轉換效率。不過這類解決方案目前的成本都高於圖2所示的重疊配置解決方案。








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