光通信交換機構成了現代電信和數據通信基礎設施的支柱。在過去的幾十年里，他們已經看到了架構的巨大變化，因為它們變得越來越強大。

它們將高性能光學控制與基于最先進半導體工藝的并行數字處理相結合。結果，系統需要大量的電源域，其中許多電源域提供高電流和低電壓的組合。為了適應現代通信樞紐，電力系統需要高效。隨著電壓的降低，對效率的需求迫使能源發送到每個處理器和光收發器模塊的方式發生了變化。

最初，電信系統采用集中式電源架構，AC轉換為 - 48 VDC由一個前端整流器供電，一組DC/DC轉換器。大電流母線將所需電壓傳送到機柜內的每個架子，其中包含用于切換的線卡。匯流條不僅體積龐大，價格昂貴，而且更難以對電源進行調節。

在20世紀90年代，許多電信系統使用的電力傳輸架構改為分布式電源架構。其中48 V電源被提供給位于線卡和其他計算元件的大量DC/DC轉換器。這種趨勢是由電壓的逐漸降低和電流的增加所驅動的，以及對電源排序的更多控制，以允許模塊的熱插拔。

分布式電源架構是在假定存在的情況下設計的。每塊板通常只有一個或兩個不同的負載電壓。對于大多數48 V系統，需要在較高的配電電壓和目標電壓之間提供隔離。隔離的轉換器往往比它們的非隔離等效物更大且更昂貴。隔離階段需要變壓器，而大多數非隔離設計可以簡單地使用電感器。此外，轉換器的PCB設計更復雜，因為在轉換器電路需要提供準確控制的初級側和次級側之間的控制信號之間需要隔離屏障。

然而，即使是分布式電源架構限制了可支持的電源軌數量的靈活性。利用隔離轉換器提供兩個以上的輸出電壓需要大量空間并且迅速變得昂貴。用于光網絡系統的高密度現場可編程門陣列（FPGA）和處理器通常具有復雜的功率要求，涉及大量低壓供電軌。例如，高密度FPGA上使用的串行收發器對核心結構使用的串行收發器有不同的要求，可能與用于通用I/O的要求不同。

圖1：分布式電源和中間總線架構。

解決該問題的一種方法是使用級聯電源轉換器，使用48 V至5 V模塊為一組非隔離降壓穩壓器供電并降低產生所需電壓的壓差調節器（LDO）。通過采用中間總線架構（IBA），這種方法已經形成，該架構允許使用更好地調整整體效率的電壓軌。

IBA引入了另一層DC/DC轉換器可以靠近每個負載放置。在許多系統中，基于IBA的電源系統包括一個前端AC/DC電源，典型輸出為24 V或-48 V.該電壓提供給中間總線轉換器，該轉換器提供隔離和轉換為較低的 - 電平中間總線電壓，通常在5 V至14 V范圍內。 12 V導軌是常見的選擇。該中間總線電壓提供給非隔離負載點（POL）穩壓器，為各種數字和模擬電子模塊提供高質量電壓，工作電壓范圍為0.5至5 V.

IBA降低了系統成本，因為它減少了所需的隔離式DC/DC轉換器的數量;消除隔離的需要降低了POL調節器的復雜性和成本。相反，由于POL調節器向目標設備提供精確的調節電壓，因此對中間總線轉換器的調節約束可以顯著降低。由于POL穩壓器安裝在非常靠近目標器件的位置，因此調節質量更高，并降低了在低電壓下提供高電流所帶來的損耗。中間轉換器通常也可以承受從AC/DC電源到其DC輸入的適度變化，這可以節省前端整流器的成本。

較舊的電源設計傾向于提供峰值功率下的最高效率。但是，這并不反映許多網絡系統的正常使用。大多數將具有不同的活動水平，并且還將指定其電力系統以應對高峰值水平，但將花費大部分時間在滿負荷下運行。此外，使用N + 1拓撲結構來提供冗余意味著如果其中一個轉換器發生故障，功率轉換器將僅接近峰值電平。因此，中間總線轉換器被設計為在較低負載下提供更好的效率，通常低至最大輸出的三分之一或四分之一。

CUI的NQB-D和NQB-N系列完全調節的中間體總線轉換器在半負載時提供96.4％的效率。每個轉換器都使用行業標準的四分之一磚形狀因子，以提供高達每平方英寸140 W的功率密度。這些轉換器具有高達2250 VDC的輸入至輸出隔離。

GE Critical Power的Barracuda系列DC/DC轉換器旨在支持中間總線架構，提供對其12 VDC輸出的完全調節。例如，QBVW033A0B的輸入電壓范圍為36至75 VDC，輸出電流高達33 A.它采用標準的四分之一磚外形，并使用同步整流來幫助實現超過96％的效率，即使是最大電流的三分之一。新型封裝和設計效率使得電源可以在沒有散熱器的情況下在許多應用中使用。

Power-One QME48T20120設計用于在低電感電源總線上提供無輸出電容的穩定性，可提供高達20 A的電流。 48 V輸入時為12 V.它采用四分之一磚單元，可提供高達2 kV的隔離，無需散熱器即可使用，以減少對系統氣流的影響。其設計可將滿負荷的四分之一提高到一半。另一種可能性是TDK Lambda的Asceta iQG電源模塊。這也基于四分之一磚外形，效率高達96％，可提供高達33 A的電流。

向IBA的轉變為電源轉換電路的創新提供了機會。根據輸入電壓范圍和電子系統的電壓要求，中間總線電壓還有其他可能的選擇，而不是12 VDC。當然，對于最佳提供良好電壓調節的決策存在潛在的權衡。

處理器和內存子系統中電壓水平的持續下降推動了Vicor推出的分解功率架構。它采用了不同的中間總線架構方法，利用減少中間總線本身的調節量。

圖2：分解動力系統的結構。

分解動力系統旨在最大限度地提高輕載條件下的效率，并在峰值條件下保持效率。使用此策略，總線轉換器模塊取代了12 V輸出磚。雖然某些型號提供12 V輸出，但它們可提供高達48 V的輸出電壓，以利用減少的損耗，并使用380 VDC輸入工作。這些模塊設計為使用類似于多相功率轉換器中的相位脫落的機制并行操作。在輕載條件下，一個或多個總線轉換器模塊將關閉而不是以低效率運行。

提供從48 V降至1 V或更低功率以降低功率的能力 - 邊緣處理器和FPGA，POL轉換器分為兩部分。 “分解”這個名稱來自決定在POL部分中分離電壓調節和電壓轉換的作用。隔離向下游移動到電壓轉換模塊（VTM），該模塊設計用于將直接上游預調節器模塊（PRM）提供的-48 VDC調節電壓轉換為目標電壓。由于VTM設計用于以固定比率轉換電壓，因此PRM對調節命令作出反應，調節其輸出電壓以滿足VTM的要求。該架構允許使用兩種不同的功率轉換拓撲，針對特定轉換器的需求，提供電壓轉換和隔離或調節。