設計高降壓比DC/DC電源轉換器并非易事，尤其是在從48 VDC輸入轉換為3.3 VDC輸出及以下時，因為以最低成本保持高效率和高密度是一項挑戰。這種DC/DC電源轉換器主要用于電信系統和數據中心計算機，其中電路板上安裝有現代DSP，FPGA和ASIC，需要3.3 V或更低的電壓。為避免構建高降壓比降壓轉換器，設計人員一直使用中間總線轉換器將這些系統中常用的48 VDC總線電壓降至24 V，12 V或更低的中間電壓電平。這是為了簡化分布式電源架構設計而增加的另一個降級階段。這增加了系統板的成本和空間，同時也降低了整體效率性能。

多年來，為了消除中間功率轉換階段，一些制造商已經提供了具有高效率和高密度的這種高降壓比轉換器，代價是成本更高。例如，Vicor將其基于硅的構建模塊（如PRM和VTM模塊）組合在一起，生成隔離式DC/DC解決方案，該解決方案采用48 VDC總線電壓，并將其轉換為符合英特爾VR12的1 V低處理器核心電壓。 0和VR12.5規格。最近，Vicor擴展了其Picor Cool Power系列高密度，隔離式DC/DC零電壓開關（ZVS）轉換器模塊，新成員提供48 V輸入和3.3 V輸出，18 A。一個這樣的例子是PI3101-00- HVIZ。

同時，高效功率轉換（EPC）使用其增強型氮化鎵（eGaN）FET 2 演示了48 V至1.2 V非隔離降壓轉換器。 EPC的初始演示采用了第一代100 V eGaN FET，如EPC1001和EPC1007，可實現非隔離降壓轉換器，能夠在48 V輸入電壓下工作，并產生1.2 V的低輸出.EPC2001和EPC2007等新一代版本可進一步提供據供應商稱，提高效率，提高可靠性和成本競爭力。

經濟高效的解決方案

在商用電源中，成本同樣重要，因此其他一些供應商如Intersil，凌力爾特公司和德州儀器公司已采取硅路線提供高成本降低比率的DC/DC轉換器解決方案，具有高性能和低成本。越來越多的競爭對手正在進入這個領域。

例如，Intersil已經準備好高壓同步降壓PWM降壓控制器ISL8117，它可以實現48 V輸入的高降壓比轉換。根據Intersil的說法，同步降壓PWM控制器的低占空比（最小導通時間為40 ns）可以實現從48 V輸入的高電壓到低負載（POL）電壓的直接降壓轉換。 1.2 V或更低。因此，供應商表示，設計人員可以降低系統復雜性和解決方案成本，同時保持工業，工廠自動化，醫療和通信基礎設施應用的性能。

根據ISL8117的數據表，PWM控制器使用谷具有自適應斜率補償的電流模式調制，可實現各種VIN和VOUT組合的穩定工作，無需外部補償。此外，系統設計人員還可以使用高達2 MHz的控制器可調頻率來優化電源成本，尺寸和效率。 ISL8117提供可編程軟啟動和使能功能以及電源良好指示器，便于供電軌道排序和其他內務管理要求。此外，根據產品數據手冊，只需要大約10個外部元件即可完成具有過壓/過流/過溫保護的高降壓比降壓轉換器解決方案，如圖1所示.PWM控制器位于空間 - 有意識的16引腳QFN和HTSSOP封裝。兩種封裝都使用EPAD來改善散熱和抗噪性。

圖1：ISL8117集成了用于MOSFET和保護電路的控制電路驅動器，以簡化高降壓比降壓轉換器的設計。它需要很少的外部組件來完成解決方案。

此類轉換器的效率取決于關鍵參數，如VIN/VOUT比，功率MOSFET的RDS（on），開關頻率和電感。如果所有其他參數保持不變，則效率會隨著VIN/VOUT比率的增加而降低。例如，如果48 V至3.3 V DC/DC轉換器的峰值效率約為85％，當輸出約為1 V且輸入為48 V時，它將下降幾個點。

為了在實際應用中評估該控制器，Intersil制作了兩個評估板。低功耗評估板ISL8117EVAL1Z專為高電流應用而設計。其電氣參數包括4.5 - 60 V輸入范圍，600 kHz開關頻率和輸出電流為6A時的3.3 V輸出電壓。該設計中的過電流保護設定點在室溫下為8A（最小值）。該電路板用于評估該控制器的典型原理圖如圖2所示。該設計的測量效率性能如圖3所示，輸入電壓和輸出電壓的3.3 V輸出固定不變。

圖2：典型評估板原理圖，4.5 - 60 V輸入和6.3 V輸出，6 A。

圖3：連續電流模式（CCM）中高降壓比降壓轉換器的效率與輸出電流。輸出為3.3 V.

觀察到48 V輸入的峰值效率約為78％，當輸入降至24 V時，峰值效率增加10個以上。如果輸出為如果輸入相同，效率會提高，如第二個高功率評估板ISL8117EVAL2Z所示，該評估板設計用于18 - 60 V輸入和20 A時12 V輸出。這種高功率電路板設計可提供200多個電源W.用戶指南中提供了包含輸出功率MOSFET和電感的材料清單的詳細原理圖以及測量的性能。圖4顯示了12 V輸出電路板ISL8117EVAL2Z的效率曲線。

圖4：輸入范圍為18 - 60 V的連續電流模式降壓轉換器的效率與負載電流的關系從圖4中可以看出，當輸入電壓為48 V時，峰值效率約為95％，明顯高于3.3 V輸出轉換器。對于12 V輸出，輸入輸出比僅為4：1，而3.3 V輸出為14.5：1。在內部，使用ISL8117，該公司已展示了一個48 V輸入至1 V輸出轉換器，10 A，開關頻率為200 kHz。開關頻率已降低，以提高設計的整體效率。內部測試表明，采用外部5 V偏置，高降壓比降壓轉換器可在滿載時提供78％的峰值效率，在中負載時提供80％的峰值效率。

更多選擇

凌力爾特公司是另一家有興趣解決這些問題的供應商。該公司發布了一款60 V同步降壓控制器LTC3891，該控制器能夠實現高效率的非隔離式高降壓比降壓轉換器。額定輸入范圍為4 V至60 V，輸出電壓可在0.8 V至24 V范圍內編程。此器件的最小導通時間為95 ns，開關頻率范圍為50 - 900 kHz。封裝選項是20引腳QFN或HTSSOP。該器件的數據手冊提供了一個設計實例，可處理4 V至60 V的輸入電壓范圍，以高效率提供5 A時3.3 V的低輸出。圖5顯示了負載電流為2 A時3.3 V輸出設計的典型效率與輸入電壓的關系。它表明隨著輸入電壓的增加，效率會迅速下降。

圖5：基于LTC3891的高降壓比降壓轉換器的典型效率與輸入電壓曲線。它表明隨著輸入電壓的增加，效率會迅速下降。

同樣，TI已發布TPS40170以實現高降壓比轉換器解決方案。 TPS40170是一款60 V寬輸入同步PWM降壓控制器，其導通時間為50 ns，可編程頻率范圍為100 kHz至600 kHz，電壓模式控制具有輸入電壓前饋補償。它采用20引腳VQFN封裝。

總之，隨著越來越多的供應商看到這個領域的機遇，設計人員在構建高降壓比降壓轉換器方面的選擇正在增加。雖然有些人傾向于提供從48 V總線電壓到低處理器電壓的完整解決方案，但其他人決定為此提供高壓同步降壓控制器。同時，eGaN FET也進入了與硅部件競爭的空間。