大多數(shù)中間總線轉換器(IBC)使用一個體積龐大的電源變壓器來提供從輸入至輸出的隔離。另外，它們一般還需要一個用于輸出濾波的電感器。此類轉換器常用于數(shù)據(jù)通信、電信和醫(yī)療分布式電源架構。這些IBC可由眾多供應商提供，而且通常可放置于業(yè)界標準的1/16、1/8和1/4磚占板面積之內(nèi)。典型的IBC具有一個48V或54V的標稱輸入電壓，并產(chǎn)生一個介于5V至12V之間的較低中間電壓以及從幾百W至幾kW的輸出功率級別。中間總線電壓用作負載點穩(wěn)壓器的輸入，將負責給FPGA、微處理器、ASIC、I/O和其他低電壓下游器件供電。

　　然而，在被稱為“48V Direct”的許多新型應用中，IBC中無需隔離，這是因為上游48V或54V輸入已經(jīng)與危險的AC電源進行了隔離。在很多應用中，熱插拔前端設備需要使用一個非隔離式IBC。因此，在許多新型應用中設計了內(nèi)置的非隔離式IBC，從而顯著地縮減了解決方案尺寸和成本，同時還提高了工作效率并提供了設計靈活性。圖1示出了一種典型的分布式電源架構。

圖1：典型的分布式電源架構

　　既然在有些分布式電源架構中允許非隔離式轉換，因此對于該應用可以考慮使用單級降壓型轉換器。它將需要在一個36V至72V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，并產(chǎn)生一個5V至12V輸出電壓。Analog Devices提供的LTC3891可用于這種方法，該器件在相對低的150kHz開關頻率下工作時能提供約97%的效率。當LTC3891工作在較高頻率時，由于隨著相對高的48V輸入電壓而出現(xiàn)MOSFET開關損耗，因而效率會有所下降。

　　一種新方法

　　一種創(chuàng)新型方法將開關電容轉換器與同步降壓組合起來。開關電容器電路將輸入電壓減小一半之后將其饋入同步降壓型轉換器。這種將輸入電壓減半并隨后降壓至期望輸出電壓的方法可實現(xiàn)較高的效率，或者通過使器件以高得多的開關頻率工作，可大幅縮減解決方案尺寸。其他好處包括較低的開關損耗和減低的MOSFET電壓應力，這得益于開關電容器前端轉換器固有的軟開關特性，因而可實現(xiàn)較低的EMI。圖2顯示出這種組合是怎樣構成混合式降壓型同步控制器的。

圖2：開關電容器+同步降壓=LTC7821混合式轉換器

　　新型高效率轉換器

　　LTC7821將開關電容器電路與一個同步降壓型轉換器相結合，可使DC/DC轉換器解決方案尺寸相比其他傳統(tǒng)降壓型轉換器替代方案銳減50%之多。這種改善是通過將開關頻率提高3倍實現(xiàn)的，并未犧牲效率?；蛘撸敼ぷ饔谙嗤念l率時，基于LTC7821的解決方案能提供高達3%的效率升幅。其他優(yōu)勢包括低EMI輻射(因采用軟開關前端所致)，非常適合功率分配、數(shù)據(jù)通信和電信以及新興48V汽車系統(tǒng)中的新一代非隔離式中間總線應用。

　　LTC7821在10V至72V(80V絕對最大值)的輸入電壓范圍內(nèi)工作，并能產(chǎn)生幾十安培的輸出電流，這取決于外部組件的選擇。外部MOSFET以一個固定的頻率(可設置范圍為200kHz至1.5MHz)執(zhí)行開關操作。在典型的48V至12V/20A轉換應用中，當LTC7821的開關頻率為500kHz時可獲得97%的效率。而傳統(tǒng)的同步降壓型轉換器只有以工作頻率的1/3執(zhí)行開關操作才能達到相同的效率，因而不得不使用大得多的磁性元件和輸出濾波器組件。LTC7821強大的1ΩN溝道MOSFET柵極驅動器最大限度提高了效率，并能夠驅動多個并聯(lián)的MOSFET以滿足較高功率應用的要求。由于該器件采用了電流模式控制架構，因此多個LTC7821能以一種并聯(lián)的多相配置工作，從而利用其卓越的均流能力和低輸出電壓紋波實現(xiàn)功率高得多的應用，并不會產(chǎn)生熱點。

　　LTC7821可執(zhí)行許多保護功能，以在廣泛的應用中實現(xiàn)強大的性能?；贚TC7821的設計還通過在啟動時對電容器進行預平衡，消除了通常由開關電容器電路引起的浪涌電流。另外，LTC7821還通過監(jiān)視系統(tǒng)電壓、電流和溫度以發(fā)現(xiàn)故障，并使用一個檢測電阻器以提供過流保護。當出現(xiàn)某種故障情況時，該器件停止開關操作并將/FAULT引腳拉至低電平。一個內(nèi)置定時器可針對適當?shù)闹貑?重試時間進行設定。其EXTVCC引腳使得LTC7821可依靠轉換器的較低電壓輸出或其他高達40V的可用電源供電，從而降低了功耗并改善了效率。其他特點包括±1%的輸出電壓準確度(在整個溫度范圍內(nèi))、一個用于多相操作的時鐘輸出、一個電源良好輸出信號、短路保護、單調性的輸出電壓啟動、可選的外部基準、欠壓閉鎖和內(nèi)部電荷平衡電路。圖3示出了采用LTC7821將36V至72V輸入轉換為12V/20A輸出時的電路原理圖。

圖3：LTC7821應用電路原理圖，36VIN~72VIN至12V/20A輸出

　　圖4中的效率曲線比較了對于將48VIN轉換為12VOUT/20A輸出的應用，三種不同類型轉換器的效率水平，具體如下：

　　1.運行頻率為125kHz的單級降壓，采用6V柵極驅動電壓(藍色曲線)

　　2.運行頻率為200kHz的單級降壓，采用9V柵極驅動電壓(紅色曲線)