数据中心和电信电源系统设计发生了变化。关键应用制造商正在用更有效，非分离，高密度的降级调节器代替复合物，昂贵的48 V/54 V升压转换器（图1）。在调节剂的总线转换器中不需要隔离，因为上游48 V或54 V输入已经从有害的交流电源中分离出来。
对于高输入/输出电压应用（48 V至12 V），传统的倒数转换器不是理想的解决方案，因为组件尺寸往往更大。也就是说，降压转换器必须以低切换频率（例如100 kHz至200 kHz）运行，才能在高输入/输出电压下实现高效率。雄鹿转换器的功率密度受无源组件的大小，尤其是笨重的电感器的限制。通过增加开关频率可以降低电感器的大小，但是由于与开关相关的损失并导致不可接受的热应力，这会降低转换器的效率。
带有隔离总线转换器的传统电信板电源系统架构。在已经从交流电源分离的48 V的系统中，隔离的总线转换器不需要。用非分离的混合动力转换器替换孤立的转换器可显着降低复杂性，成本和板空间要求。
图1：带有隔离总线转换器的传统电信板电源系统体系结构。在已经从交流电源分离的48 V的系统中，隔离的总线转换器不需要。用非分离的混合动力转换器替换孤立的转换器可显着降低复杂性，成本和板空间要求。
切换电容器转换器（电荷泵）可显着提高效率，并降低溶液的尺寸，而不是常规电感器基于电感器的降压转换器。在电荷泵中，代替电感器，将飞行电容器用于存储和将能量从输入转移到输出。电容器的能量密度比电感器高得多，在降压器调节器上，提高功率密度为10倍。但是，电荷泵是分数转换器（不会调节输出电压），并且对于高电流应用不可扩展。
基于LTC7821的混合动力转换器具有常规雄鹿转换器和电荷泵的好处：输出电压调节，可扩展性，高效率和高密度。混合动力转换器像降压转换器一样，通过闭环控制调节其输出电压。使用峰值电流模式控制，很容易将混合转换器扩展到更高的电流水平（例如，48 V至12 V/25 A的单相设计到48 V至12 V/100 A的4相设计）。
混合动力转换器中的所有开关都可以在稳态操作中查看输入电压的一半，从而实现低压额定值MOSFET的使用以达到良好的效率。混合动力转换器中与开关相关的损耗低于常规降压转换器，从而实现高频切换。
在典型的48 V至12 V/25的应用程序中，在500 kHz的LTC7821切换时，可以实现超过97％的效率。为了使用传统的雄鹿控制器实现类似的效率，LTC7821必须以三分之一的频率运行，从而导致更大的解决方案尺寸。较高的开关频率允许使用较小的电感，从而产生更快的瞬态响应和较小的溶液尺寸（图2）。
尺寸比较非分离的倒数转换器和等效的48 V至12 V/20 A混合转换器
图2：非分离的倒数转换器和等效48 V至12 V/20 A杂交转换器的尺寸比较
LTC7821是一个峰值电流模式混合转换器控制器，具有用于数据中心和电信系统中中间总线转换器的非分离，高效率高密度高密度降低转换器的完整解决方案所需的功能。 LTC7821的主要功能包括：
宽VIN范围：10 V至72 V（80 V ABS）
可锁定固定频率：200 kHz至1.5 MHz
集成Quad5 V N通道MOSFET驱动程序
rsense或DCR电流传感
可编程CCM，DCM或爆发模式操作
多相操作的Clkout PIN
短路保护
EXTVCC输入以提高效率
单调输出电压启动
32 LEAD（5 mm×5 mm）QFN软件包
48 V至12 V，在25 A混合动力转换器为640 W/IN3功率密度
图3显示了使用LTC7821的300 W混合转换器，以400 kHz开关。输入电压范围为40 V至60 V，在载荷时的输出为12 V，为25A。221?F（1210尺寸）陶瓷电容器用于每个飞行电容器，CFLY和CMID。相对较小的2 H电感器（SER2011-202ML，0.75英寸×0.73英寸）的尺寸可以使用，因为高开关频率高，并且电感器仅在开关节点（小伏特）看到一半VIN的事实。
使用LTC7821的48 V至12 V/25 A混合转换器。
图3：使用LTC7821的A 48 V至12 V/25 A混合转换器。
如图4所示，近似溶液尺寸为1.45英寸×0.77英寸，导致功率密度约为640 w/in3。
完整的总线转换器的可能布局使用板的顶部和底部，仅需要板的顶部2.7 cm2。
图4：完整的总线转换器的可能布局使用板的顶部和底部，仅需要板上顶部的2.7 cm2。
由于底部的三个开关总是看到输入电压的一半，因此使用了40 V级的FET。开关使用了80 V等级FET，因为它可以看到启动期间CFLE和CMID的pfly和CMID的开始时的输入电压（无开关）。在稳态操作期间，所有四个开关都会看到输入电压的一半。
因此，与降压转换器相比，混合动力转换器中的开关损耗要小得多，在该转换器中，所有开关都可以看到完整的输入电压。图5显示了设计的效率。峰值效率为97.6％，全载效率为97.2％。如图6热力计所示，凭借高效率（低功率损失），热性能非常好。热点在23°C的环境温度下为92°C，没有强制气流。
48 V输入，12 V输出和400 kHz FSW的效率。
图5：48 V输入，12 V输出和400 kHz FSW的效率。
图2中混合转换器溶液的热力计。
图6：图2中混合转换器溶液的热力计。
LTC7821实现了独特的CFLE和CMID预先平衡技术，该技术阻止了启动过程中输入电流。在初的电源上，测量了飞行电容器CFLY和CMID的电压。如果这些电压中的任何一个都不在VIN ∕2，则允许计时器电容器充电。当计时器电压达到0.5 V时，内部电流源将打开以使CFLY电压达到VIN ∕2。在CFLY电压达到VIN ∕2时，CMID被充电至VIN ∕2。
在此持续时间内将轨道/SS引脚拉低，所有外部MOSFET都关闭。如果在计时器电压到达1.2 V之前，CFLY和CMID上的电压达到VIN ∕2，则释放轨道/SS，并且开始正常的软启动。图7显示了这个预平衡周期，图8显示了Vout软启动在48 V输入时，在25 A时输出12 V。
LTC7821创业公司的预先平衡时期避免了高弹性电流。
图7：LTC7821启动的预先平衡时期避免了高弹性电流。
LTC7821在48 V输入时启动，在25 a处输出12 V（无弹性电流）。
图8：LTC7821在48 V输入时的启动，在25 a处输出12 V（无弹性电流）。
1.2 kW多相混合转换器
LTC7821的简单可伸缩性使其非常适合高电流应用，例如在电信和数据中心中发现的应用程序。图9显示了使用多个LTC7821S的2相混合转换器的钥匙信号连接。一个LTC7821的PLLIN引脚和另一个LTC7821的clkout引脚绑在一起，以同步PWM信号。
2相设计的LTC7821的主要信号连接
图9：2相设计的LTC7821的主要信号连接
对于具有两个以上阶段的设计，PLLIN引脚和clkout引脚连接在雏菊链中。由于相对于LTC7821的主时钟，clkout引脚上的时钟输出相同180°，因此偶数相位的相位彼此相同，而具有奇数的相对于Evens进行了反相。 4相1.2 kW杂交转换器如图10所示。每个阶段的功率阶段与图3中的单相设计相同。
输入电压范围为40 V至60 V，在负载高达100的输出为12V。峰值效率为97.5％，全负载效率为97.1％，如图11所示。在图12中显示了热点。热点为81°C，在23°C的环境温度为200 lfm的环境温度为200 lfm。在此设计中使用了电感DCR传感。如图13所示，当前共享在四个阶段之间的平衡非常平衡。
使用四个LTC7821S的4相1.2 kW混合动力转换器。
图10：使用四个LTC7821S的4期，1.2 kW混合转换器。
4相1.2 kW设计的效率
图11：4相1.2 kW设计的效率。
多相转换器的热力计如图9所示。
图12：图9所示的多相转换器的热力计。
图9所示的多相转换器的当前共享
图13：图9所示的多相转换器的当前共享
