近年來，隨著電信技術的發展及數據業務的迅速擴大，數據通信設備和電信網絡設備不斷走向融合，這就需要可靠的電源系統來為這些應用供電。傳統的電源架構是集中式電源架構，即單個電源從交流輸入線路向所有需要的輸出提供功率轉換，這種架構的成本最低，但可靠性和靈活性差。而數據通信中的數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、中央處理器(CPU)等器件需要低電壓供電從而獲得更大電流，這就要求電源供應盡可能地接近負載，所以如今大多數應用中采用的是分布式電源架構。相應的，分布式電源系統(DPS)對系統中不同設備、不同電路板、甚至是同一電路板上的不同電路采用不同的電源供電，從而提供更高的可靠性、靈活性及散熱性能。

圖1：安森美半導體針對電信和網絡應用提供的分布式電源解決方案

對于分布式電源系統而言，常見的是-48 V分布式電源系統。通常情況下，交流-直流(AC-DC)轉換器將交流輸入電源轉換為-48 V直流電源，同時給備用電池(蓄電池)供電。通過將-48 V電源的正極接地(即正極電平為0 V)，就可以提供+48 V的輸入電壓，再通過直流-直流(DC-DC)隔離電源轉換和非隔離電源轉換為相應負載提供所需的電壓電平。所謂隔離電源轉換，即輸入和輸出之間采用高頻變壓器進行電氣隔離；而非隔離電源轉換的主電路中則沒有高頻變壓器。

作為全球領先的高性能、高能效電源解決方案供應商，安森美半導體針對電信和網絡系統中的分布式電源應用提供一系列的DC-DC解決方案(如圖1所示)。本文將針對隔離和非隔離電源轉換應用共選擇3種應用作為示例，分析它們適合采用的電源拓撲結構及關鍵元件，特別是安森美半導體提供的DC-DC解決方案如何能夠滿足這些要求，為客戶提供高能效的參考設計，幫助他們加快產品上市進程。

1) 隔離電源轉換：基于CS51021的隔離型5 A輸出網絡電源參考設計

為目標應用選擇合適的電源拓撲結構和關鍵元件非常重要。一般而言，有幾項關鍵考慮因素，如輸入電壓范圍(及精度)、輸出電壓和電流、能效目標、隔離要求和保護性能等。相應的，這網絡電源參考設計相應的目標規范為：輸入電壓+48 V(精度±20%)，輸出為5 V@5 A，提供限流、欠壓和過壓保護，目標能效高于85%，有隔離要求，且必須使用陶瓷電容。

從上述目標規范來看，我們可以看出其輸出功率要求相對較低，僅為25 W。而在15 W到100 W功率的通信應用中，通常使用低成本的單端正激或反激轉換器。具體在本參考設計中，我們選擇正激轉換器，因為這種拓撲結構提供較高能效，可以采用小尺寸輸出濾波器，提供低紋波輸出，適合高密度板設計，且輸出和輸出之間隔離。相應地，可以采用安森美半導體的CS51021。

CS51021是安森美半導體推出的一款固定頻率電流模式脈寬調制(PWM)控制器，提供構建交流-直流(AC-DC)和DC-DC初級端控制電路所需的全部特性。這器件能夠配置為正激或反激拓撲結構，提供高達1 MHz的開關頻率，可用于優化轉換器尺寸及其能效；具有1 A的漏/源極門驅動能力，適合高能效操作；具有可編程斜坡補償功能，提高了穩定性。其它特性包括可編程逐脈沖過流保護、帶有前沿消隱的電流模式控制、具有可編程遲滯的過壓保護、雙向同步等。

圖2：基于CS51021構建的網絡交換機電源參考設計的主要規范

圖2顯示的是基于安森美半導體CS51021控制器構建的網絡交換機電源的主要規范及演示電路板圖片。考慮到相關設備也可能會采用備用電池進行工作，這參考設計提供的輸入電壓范圍比48 V±20%更寬，達到36 V至72 V。在能效方面，測試數據顯示，5.0 A輸出電流時的能效也高于85%，符合設計目標要求。