Con la pressione per migliorare l'efficienza dell'alimentazione, la velocità e il costo nei sistemi elettronici moderni, l'architettura degli alimentatori si è evoluta da si è evoluta da un modello CPA gravoso e poco efficiente in un modello DPA compatto e ad alta efficienza e in un modello IBA. Nello schema CPA più vecchio, tutte le tensioni di sistema erano generate in sede centrale e poi distribuite per il carico da bus di distribuzione (Figura 1).
Questo risulta effettivo se le tensioni sono alte e la corrente bassa, oppure se le distanze tra l'alimentatore i carichi sono brevi. Tuttavia, i requisiti di sistema di oggi sono diversi. Popolati di nuove generazioni di microprocessori, di moduli di memoria, DSP e ASIC, richiedono tensioni multiple basse con corrente alta. Inoltre, i carichi a bassa tensione sono distribuiti attraverso le schede del sistema. Ne risulta che, con il CPA, le perdite di distribuzione sono più alte e l'efficienza di tutto il sistema ridotta, cosa che aumenta il costo della gestione termina così come riduce l'affidabilità dei componenti.
Figura 1: nelle architetture di alimentazione centralizzata, tutte le tensioni sono generate da un singolo alloggiamento e ciascuna tensione viene inviata separatamente tramite bus al carico. (Fonte: Vicor)
Per superare i limiti del CPA, ll'inizio degli anni Ottanta è stato introdotto il DPA con l'idea di decentralizzare l'alimentazione per ridurre le perdite di distribuzione. Nell'architettura DPA, il convertitore CA/CC di front-end genera una tensione del bus CC fissa, come 48 VCC. La maggior parte dei datacenter e delle apparecchiature di telecomunicazione si servono di 48 VCC di tensione del bus per alimentare un numero di convertitori CA/CC isolati step-down al momento del carico (POL). I convertitori POL generano quindi le basse tensioni richieste ad alta corrente d'uscita per guidare i carichi necessari (Figura 2).
Figura 2: nell'architettura di alimentazione distribuita tradizionale, una tensione del bus CC, come 48 VCC, guida un numero di convertitori CA/CC isolati step-down al momento del carico (POL), che generano poi il necessario le basse tensioni richieste ad alta corrente d'uscita per guidare i carichi necessari
L'efficienza, insieme alla densità dell'alimentazione, dei convertitori CC/CC isolati usati nello schema DPA è alta (generalmente, sopra il 90 percento). Ma, con l'utilizzo dei processi con nanometro, le tensioni di questi recenti dispositivi semiconduttori, come i DSP, le memorie e gli ASIC, sono diminuite ulteriormente di 1 V mentre i requisiti di corrente sono aumentati simultaneamente. Inoltre, questi nuovi IC richiedono inoltre una risposta transiente più veloce dai convertitori CC/CC del DPA. Ne risulta che il rapporto step-down per questi convertitori POL CC/CC hanno sempre più successo, con il risultato di meno perdite, che uno alla volta stanno riducendo l'efficienza di questi convertitori.
Per gestire le molteplici basse tensioni e la corrente alta nei POL nelle schede di sistema, sono stati introdotti convertitori più efficienti ed efficaci a livello di costi con risposta transiente come tensione intermedia del bus. Questo schema è conosciuto come tensione intermedia del bus (IBA). Introdotta più di dieci anni fa, la IBA incorpora un altro passaggio del convertitore CC/CC nella tradizionale architettura DPA. Ne risulta che i 48 VCC della tensione del bus è ora scesa a una tensione intermedia di 9.6 V o di 12 V. Questo convertitore isolato intermedio CC/CC, chiamato convertitore del bus (IBC), viene utilizzato per azionare regolatori buck non isolati POL (niPOL) , riducendo la funzione POL a regolazione e trasformazione.
Figura 3: l'architettura intermedia del bus (IBA) incorpora un altro convertitore isolato intermedio CC/CC, chiamato convertitore del bus (IBC), nello schema tradizionale DPA, che aziona ulteriormente regolatori buck non isolati POL (niPOL) per generare tensione regolata per il carico.
Esistono un numero di aziende di alimentatori che offrono convertitori IBC ad alta efficienza e ad alta densità per facilitare l'architettura IBA. Per nominarne alcune, Bel Power Solutions, GE Critical Power e Vicor Bel Power, ad esempio, offre convertitori del bus QME48T35120-NJBBGGE completamente regolati da 420 W in formato quarto di brick progettato per garantire un'uscita a 12 VCC a 35 A da un tipico ingresso a 48 VCC. Il picco dell'efficienza a mezzo carico è del 96%. GE Critical Power è un altro principale fornitore in questo campo. Il loro convertitore del bus completamente regolato a 400 W, etichettatiQBVW033A0B Barracud è anch'esso in formato quarto di brick e compatibile DOSA. La gamma di tensione d'ingresso per questa linea di convertitori è 36 – 75 V e l'ingresso regolato è di 12 V. Generalmente l'efficienza a metà carico è del 96,4%. Per le applicazioni che richiedono un controllo digitale, l'azienda mette a disposizione il QBDW033A0B Barracuda, che è un'interfaccia PMB a formato quarto brick, conforme DOSA, completamente regolata a 400 W. È progettato per garantire da 9.6 a 12 VCC di tensioni intermedie del bus per azionare convertitori non isolati POL. La gamma di tensione d'ingresso va da 36 a 75 V CC.
Per i sistemi che necessitano una potenza d'uscita di 300 W o più bassa, GE Critical Power ha rilasciato un membro otto brick, EBVW025A0B, che supporta un'uscita completamente regolata 9.6 – 12.0 con conformità DOSA. Inoltre, offre interfaccia PMB per il controllo digitale.