中间总线架构：节省空间的电源设计技术
中间总线架构：节省空间的电源设计技术
电源电子技术从汞弧整流器演进至现代 IGBT，推动清洁能源、电动汽车、数据中心对更小、更具成本效益系统的需求。一种新兴方案是中间总线转换器（IBC），它能在保持高效率的同时缩小 PCB 占地面积。
虽然分布式电源架构（DPA）仍是负载点（POL）设计的行业标准，但中间总线架构（IBA）提供两阶段方案，让设计师使用低压、低电感 POL 转换器。这减小电感尺寸、降低成本，可将总方案面积减半。
图 1. 单级传统 DPA vs. 两级 IBA
IBA 与 DPA 的权衡主要取决于电源轨数量：
| IBC 架构 | DPA 架构 | |
| 成本 | 更小电感和 POL 转换器降低成本 | 高压工艺和较大电感导致成本更高 |
| 效率 | 首级转换导致系统效率较低 | 无中间级，效率较高 |
| 方案尺寸 | 总占地更小 | 占地更大 |
| 功率密度 | 功率密度更高 | 功率密度较低 |
| 轨数 | 适合 3+ 输出轨 | 适合 <3 输出轨 |
为阐释该方法，采用 Intel EC2650QI 12V 转 6V 中间总线转换器和 Enpirion PowerSoCs 作为参考设计。
| 规格 | 特性 |
| VIN: 8 – 13.2 V | 高达 94% 效率 |
| VOUT: VIN / 2 | 0.9 mm 高度 |
| 6 A 连续输出电流 | 每总线转换器 36 W 输出功率 |
| 150 mm² 方案尺寸 | 可并联（最多四个，总计 144 W） |
多级功率转换：缩小 PCB 尺寸
单级 12V → 3.3V 转换中，下游 DC-DC 模块须耐受至少 20V，需高压工艺和更大电感。为抑制纹波而提高开关频率会增加损耗，进一步放大尺寸。
两级 IBA 先将 12V 降至 6V，使下一级 POL 模块可在 10V 工艺运行。这减小电感尺寸和成本，改善热性能。
管理两级效率损失
系统效率取决于 IBC 表现。Intel EC2650QI 通过开关电容拓扑达 94% 效率。例如：
- 直接 12V → 3.3V，3A：EN2340QI 效率 92%。
- 12V → 6V：EC2650QI 效率 94%。
- 6V → 3.3V，3A：EN6340QI 效率 95%。
- 两级总效率：0.94 × 0.95 = 89.3%。
虽两级路径效率略降，但空间节省可抵消损失。设计师可通过选低电流 IBC、用大 POL 转换器、或混合大小 POL 进一步调优。
何时采用 IBA？
需容纳三条以上轨、同时压低 PCB 面积和成本时，IBA 最具优势。典型案例研究显示：
| 单级大 POL | 两级小 POL |
| 效率：~87% | 效率：~84% |
| 总方案尺寸：800 mm² | 总方案尺寸：390 mm² |
用更大、更高效的 EN6362QI 替换两个小 POL，效率提至 ~85%，占地仍比 DPA 小 26%。
为您的设计定制 IBA
IBA 提供灵活性：用高效 IBC、并联器件、定制 POL 选择平衡尺寸、成本、性能。Intel EC2650QI 可并联至四个单元，仅 150 mm²/器件即可输出 144 W。
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