随着系统复杂性的增加，对所需的电源要求持续增加; 而不断增多及分散的电压、更快速的负载瞬变及更低的负载电压使设计师不得不去寻找一些细小封装且更高效率及更高电流密度的 DC-DC 转换器， 并需要基于更低的成本。 但目前的功率产品及相应的结构己被应用尽至到超出它们的固有极限， 可继续改良的地方已所剩无几， 已不能满足现存功率系统的要求。

     一项创新的功率转换方式已由 Vicor 公司开 发完成， 称为"分比功率架构"- Factorized Power Architecture （FPA）， 它调动了"分布式功率架构（DPA）"中的基本功率转换功能 - 电压转变、稳压及隔离功能。相关的崭新功率组件称为" V·I - 芯片"（V·I - Chips）， 这些" V·I - 芯片" 具有前所未有的速度、功率密度及效率， 可使功率系统在电器表现、成本及可靠性方面更受益。

     在传统基于"砖块式"部件的分布式功率架构内， 隔离、电压转变、稳压、滤波及输入保护等功能在每个"负载节点（POL）"都是重复的。 另一项架构为"中途总线架构（IBA）"， 它的特征是由一个隔离式"砖块"部件或总线转换模块供电给一连串的非隔离负载节点 DC-DC 转换器; 图 1 比较了 IBA 及 FPA 的功能分别。 图1：将隔离功能移至负载节点， 中途电压便可以提高， 这样产生多 项优点包括增加可靠性、 减少组件及增强灵活性

     一般在中途总线架构里， 从一个稳定的直流电压， 例如 48V， 输入到一个"中途总线转换器（IBC）"， IBC 输出隔离的降压电压为中途功率总线电压， 通常为 12，8，5 或 3V。 在负载节点， 中途电压再被降压至最终值， 此处用上一些非隔离降压转换器， 即"非隔离负载点（niPOL）" 转换器; 但是， 因为 niPOL 没有隔离作用， 这对过压灵敏的负载较易发生故障， 系统也较易存在接地环路有关的问题。

     相反，"分比功率架构（FPA）"把隔离功能移至负载节点， 如图1， 该架构内的首个模块为"预稳定压模块（PRM）"， 它把输入直流稳压， 输出稳压的总线称为"分比法总线（Vf ）"， 这个非隔离的 PRM效率高至 99%。

     由于 PRM 可自由输出比 IBA 系统情况更高的 "分比法总线（Vf ）"电压（因为后面有隔离功能）， 从而电压的分布输送的I2R损耗较低， 表示PRM可远离一些负载点， 即使是放在另一片电路板也是可以的。

     在负载点的转换器称为"电压转变模块（VTM）"， 该VTM把稳压但非隔离的 PRM 输出作降压或升压输出，并提供微电"伽伐尼隔离（galvanic isolation）"，输出电压由其 K 比值决定：

     VOUT = K·VIN， VTM 的效率可高达 97%， 具良好的动态响应及噪声特性。 例如在 90% 负载阶跃在 50A/祍 情况下， VTM 能在 200ns 内反应， 1祍 内积累， 这是足够快的了， 因此对于一些微处理器的供电， 设计师大可考虑使用 PRM-VTM 组合代替标准的电压稳压模块方案， 能去除大量高成本、易损坏的负载端电容。

     VTM 是基于零电压及零电流开关拓扑的， 这可解释 VTM 限制负载点上共模及差模噪声的能力。 例如， 一个 48V 至 12V 的 VTM 输出带 1礔 陶瓷旁路电容时， 只有 12mVpp 的高频纹波， 或只是输出 DC 的 0.1%， 该性能远远超过传统的 DC-DC 转换器。

     因为 VTM 的低输出阻抗(这在低输出电压的单元约为 1m?， 故 VTM 的负载调整率即使在开环模式时也只是 +/-4% 的数量级。 VTM 的输出更可被回输到 PRM 作死循环操作来改善负载调整率， 此时负载调整率只有百分之零点几。

     在死循环操作时， PRM 对负载反应而调节输出 Vf， 上调或下调其以补偿 VTM 的输出阻抗效应(通常为 +/-4% )。 如此在需要多个输出的情况下， 单个 PRM 能驱动多个 VTM， 而每个 VTM 可为不同的电压转变比; 也可配对多个 PRM 及 VTM 组合而每个组合作为独立的电压稳压。图 2 : PRM 及 VTM 能组合作特定的"分比功率架构 (FPA)"， 以符合系统的要求; 如图所示一个 VTM 提供反馈到 PRM， 故此它的 1.2V 输出是紧密稳压的。 另一个 VTM 的输出则可被稳压至 4% 内。

     一个例子是接两片 VTM 到一片 PRM (见图 2)。 那个 VTM 接至最需要紧密稳压的负载提供反馈到 PRM; 在这个例子里， VTM 提供负载 1 需要的紧密稳压， 另一个 VTM 操作在双输出模式， 可输出 4% 负载调整率的稳压电压到负载 2 及负载3。 虽然并非每个应用都可如此实行， 这个例子还是显示了 FPA 的灵活性。可以说， 如无必要， 设计师无需勉强使用高成本、全功能的 DC-DC 转换器作每个负载电压输出。

     如前所述， 使用"分比功率架构(FPA)"的主要优点之一是该"分比法总线(Vf)"可以为较高电压负载点上转换器， 即是VTM， 可远离PRM，甚至可置放到另一片分开的电路板上， 这对于实行FPA的设计是一项极大的优势。

     但是， 更佳的地方是 PRM 及 VTM 都是"球状网阵(BGA)"封装器件， 称为" V·I - 芯片"， 兼容标准的表面贴装捡放制作过程。板内置放的" V·I - 芯片"仅为 4mm 高， 大家可比较一个穿孔置放在电路板的 1/4 砖模块， 它的高度是 12.7mm。

     图3："半导体器件"大小的 FPA 组件使其应用在高密集电路板时较为容易， 只占 6.5cm2 的板面积; 比较 1/4 砖模块， 它需 21.3cm2。

     但并没有为了尺寸细小而牺牲了功率，一个双芯片组合(单个 PRM 及单个 VTM)能实现 500W/in3 系统水平功率密度; 而在负载节点， 功率密度更大于 1000W/in3， 等价于近 500A/in3 的电流密度。

     比较一下传统的 1/4 砖 DC-DC 转换器， PRM-VTM 双芯片较细小，3.3V 的输出为 60A， 而 1/4 砖的 3.3V 输出一般为 50A(165W)。 在 2.5V 情况下， PRM-VTM 组合能达 80A， 而目前 1/4 砖转换器则只能达 60A。

     总之 ： 重新调配功率转换的功能（电压转变、稳压及隔离功能）及将这些功能由" BGA 封装"的 "V·I - 芯片"展现， 形成"分比功率架构（FPA）"， 这种架构明显地强化功率系统的性能， 改善可靠性及增强设计灵活性，同时降低了成本。