使用固定比率转换器提高供电网络效率

许多电源系统设计人员将稳压的 DC-DC 转换器视为整体设计的关键。但将合适的电压提供给负载点稳压器，不一定都需要 PDN 稳压，或者对于中间配电母线电压而言 PDN 稳压并不那么重要。考虑这一点时，电源系统工程师应该考虑应用固定比率 DC-DC 转换器，它可显著的提升PDN 的整体性能。

如何优化供电网络

PDN 性能通常以功耗、瞬态响应、物理尺寸、重量及成本来衡量。影响 PDN 性能的一个主要设计挑战是电压转化的比例和高精度的线/负载调整率。工程师花了大量的时间来处理大量不同的输入/输出 电压转化率，动态调整率以及分布特性来提高性能和可靠性。

如果系统负载功耗处于千瓦级范围内，采用高压设计大容量 PDN，可减少在系统中的电流等级 (P=V•I)，因此可以缩小 PDN 尺寸，减轻重量并降低成本(线缆、母线排、主板铜箔电源层)(PLOSS = I2R)。在转换为低压/大电流前，最大限度延长高电压运行时长，尽可能接近负载，是一大优势。

但要让高压、高功率 PDN 接近负载，则需要具有高效率及高功率密度的 DC-DC 转换器。如果输入至输出电压转换比例很大，例如 800V 或 400V 转 48V，最高效率的转换器是提供非稳压的固定比率转换器。这些高效率的转换器，不仅可提供更高的功率密度，而且还因较低的功耗，可提供更便捷的热管理。

何为固定比率转换器?

固定比率转换器的工作原理与变压器类似，但它执行的不是 AC-AC 转换，而是 DC-DC 转换，输出电压为 DC 输入电压的固定比例。与变压器一样，这种转换器不提供输出电压稳压，输入至输出变压由器件的“匝数比”决定。该匝数比称为 K 因数，表示为一个相对于其电压降压能力的分数。K 因数从 K=1 到 K=1/72 不等，可根据 PDN 架构及 PoL 稳压器设计规范进行选择。

图A：双向固定比率转换器的工作原理。 K=1/16 的降压换器，也可用作 K=16/1 的升压转换器。

固定比率转换器可以是隔离的，也可以不是隔离的，而且可通过反向电压转换实现双向功率流。例如，一款支持双向功能的 K=1/16 固定比率转换器可以作为一款 K=16/1 的升压转换器。

额外的设计灵活性包括易于并联(可满足更高功率的电源要求)和串联转换器输出的选项(可通过有效改变 K 因数，提供更高的输出电压)等。