单元进行堆叠的方式，如图1所示。控制单元130可以放置于下面，两个功率单元120堆叠于上面，或者控制单元放置于两个功率单元中间，又或者控制单元放置于两个功率单元之上。无论何种方式，均充分地利用了高度，实现了占地面积不变的状态下进行功率的提升。其中控制单元130可以为一个，用于控制两个功率单元120中开关元件的开通和关断，也可以为多个，例如两个分别控制相应功率单元中开关元件的开通与关断。当然，也可以将控制单元与其中一个功率单元集成在一起，这样最后变成了至少一个功率单元120与一个控制单元130堆叠在一起，其中该控制单元集成了至少一个主电路。如图4所示。电源模块包含了功率单元120与控制单元130上下堆叠，并通过引脚140彼此进行电气连接。其中功率单元120集成一个直流到直流变换器，控制单元130集成另一个直流到直流变换器及控制电路，控制电路控制这两个直流到直流变换器。
[0093]如前面所述，电源装置接收输入产生输出提供能量给负载。该电源装置可以采用单级的变换器，例如如图3所示电路，实现电压转换的要求，甚至于隔离。当然也可以采用多级的变换器。由于受器件特性的限制，单级电路通常不适合宽范围输入输出，因此，针对电压范围宽的负载，如服务器电源的应用中的CPU、内存等负载，比较适宜的是采用两级架构的电源，即其中一级负责隔离，另一起负责调压，各司其职，以达到最优状态。举例说来如图5和图6所示。
[0094]如图5所不，输入电压Vin为一宽的电压范围，例如38?60V,该输入电压通过前级电路例如一隔离非调整型直流对直流变换器，亦即:隔离变压模块DCX，(此处，“非调整型”是指在工作范围内的该电路的输入输出为固定比例关系，也即输出随输入成比例变化如Vin/Vo = n，图中以Vin/Vo = 4为例)，实现高压隔离；然后通过后级电路例如一非隔离调整型直流对直流变换器提供输出给负载。举例来说，后级电路可为负载点变换单元P0L，其可以用来实现输出稳压和动态响应需求。由于后级电路具备调整能力，因此，前级电路可以不具备调整能力。但如果有需要，前级也可以具备或者部分具备调整能力，即为隔离型直流对直流变换器。
[0095]同时参照图1、5，两功率单元120分别为第一级直流对直流变换器的功率单元和第二级直流对直流变换器的功率单元；控制单元130包括第一级直流对直流变换器的控制单元和第二级直流对直流变换器的控制单元。具体而言，第一级直流对直流变换器为隔离型直流对直流变换器；第二级直流对直流变换器为非隔离调整型直流对直流变换器(如图5所示)，非隔离调整型直流对直流变换器比所述隔离型直流对直流变换器靠近主板110。或者，第一级直流对直流变换器为非隔离调整型直流对直流变换器，第二级直流对直流变换器为隔离非调整型直流对直流变换器。举例而言，第一级直流对直流变换器为升降压电路。
[0096]于一实施例，功率单元120为一第一级直流对直流变换器；控制单元130为和一第二级直流对直流变换器的功率单元。举例而言，第一级直流对直流变换器为非隔离调整型变换器；第二级直流对直流变换器为非调整隔离型变换器；或者，第一级直流对直流变换器为隔离型变换器；第二级直流对直流变换器为非隔离调整型变换器。
[0097]由于前级为非调整型的隔离变压模块DCX，可以在设计上使该电路工作于其最佳工作点，从而使电路相对简单且效率很高。当隔离变压模块DCX为一谐振电路，则隔离变压模块DCX可以工作在谐振频率附近；而当直流变压器DCX为一 PffM线路，如全桥线路，则可以工作在占空比最大的状态下。后级为调整的电路，例如负载点直流变换器P0L，通常由降压式变换电路(Buck电路)来实现(如:负载点降压直流变换器)，使得输出特性满足负载的要求，该线路简单，且输出电压范围很宽。两者结合，可以很容易地实现宽输入/输出电压范围以及高输出电压精度及动态响应特性等要求。当隔离变压模块DCX采用谐振电路时，例如LLC-SRC电路，则较容易实现电源的高频下的高效率，并有很高的功率密度。当然，由于后级有调整功能，DCX若因为某种原因，如减少中间BUS电压范围，以减少中间BUS电容及相关功率器件的耐压幅值，而具备一定程度的输出电压调整能力，也不影响本实施例的实现和作用。
[0098]如图6所不,输入电压Vin为一宽的电压范围，例如38?60V。该输入电压Vin通过前级电路例如一个非隔离调整型直流变换器，亦即:前级调压模块(Front RegulateModule) FRM，将变化输入的电压转换成一个需要的值，例如一恒定电压48V，并可以响应负载的动态变化；再在其后串联使用隔离非调整型直流变换器，亦即隔离变压模块DCX来实现电压隔离，并实现降压需求。该架构下最终输出即后级电路的输出的稳压和动态响应均由前级电路实现。由于前级调压模块FRM无需隔离，所以可以用多种拓扑例如降压、升压或者降、升压电路等来实现，为了高频需要，可以加以软开关技术。因此前级调压模块FRM也可以有很高的功率密度，隔离变压模块DCX也是如此。
[0099]同时参照图1、6，两功率单元120中一功率单元120包括第一级直流对直流变换器的功率单元和第二级直流对直流变换器的功率单元，第一级直流对直流变换器为隔离非调整型直流对直流变换器，第二级直流对直流变换器为非隔离调整型直流变换器(如图6所示)O
[0100]以上两种电源架构下，以一个输出功率为200W的主板电源为例，在1/16砖(1.3in*0.9in, 33mm*22.9mm)即可分别实现隔离变压模块DCX和负载点直流变换器POL (图5架构)或是前级调压模块FRM和隔离变压模块DCX (图6架构)，因此，其功率压强也为85.5W/inch2(实际由于两个单元的安装空隙等需要，其功率压强更低)。由于两者高度均可在1mm甚至7mm之内。如果用本发明的方法，将两者堆叠，如图7所示，控制单元与功率单元整合成隔离变压模块DCX与负载点直流变换器POL堆叠设置于主板110上；或者，如图8所示，控制单元与功率单元整合成前级调压模块FRM和隔离变压模块DCX堆叠设置于主板110上。借此，功率压强可以立即倍升至171W/inch2，大大缩小对主板面积的占用。即便堆叠可能需要一些额外的高度，如散热处理等等原因，其总高度也可以在25_以下，完全可以满足服务器的高度需求(可以高至30_)。
[0101]为了减少内部互连引脚占用的体积，可以将上述隔离变压模块DCX与负载点直流变换器POL的功率级做在同一功率单元120中，再将两级的控制电路做在同一控制单元130中。这样就可以集中处理功率部分，以得到更优效率和更小占地面积。其功率单元部分，也可根据实际功率需要，选择一个或者多个并联，如图9所示，多个功率单元120并联且均包括隔离变压模块DCX与负载点直流变换器POL中的功率级，控制单元130包括隔离变压模块DCX与负载点直流变换器POL中的控制电路。
[0102]图11是图5中电路架构的原理图。它与图3不同之处在于，它在图3的基础上增加了后级电路一负载点直流变换器POL的电路，例如图11中的降压电路。因为输出是低压大电流，POL的实现往往由多个降压电路并联而成。具体并联的数量由实际情况而定。图11以三个并联为例。隔离非调整型直流对直流变换器包括:隔离变压器Tl、若干原边开关管S11、S12和若干副边开关管S21、S22等；非隔离调整型直流变换器为负载点直流变换器P0L。其中，每个负载点直流变换器POL的电路都分别包含了开关管S31、S32及S33及与开关电路连接的滤波电感器L21、L22及L23，从而相应组成了降压电路。各负载点直流变换器POL的电路的输出并联于电容器C4的两端，以产生输出功率提供给负载。控制芯片1100用以产生控制信号以控制负载点直流变换器POL中开关元件的开通与关断。为了实现高效率，功率单元120至少包含隔离变压模块DCX的隔离型变压器Tl、同步整流开关管S21?S24、输出电容器C3和负载点直流变换器POL中的开关管S31?S33。换言之，隔离变压器Tl、副边开关管S21、S22、S23、S24、用于隔离直流对直流变换器的输出电容器C3和负载点直流变换器POL设置于同一个功率单元120。当然，图11中还包含了，滤波电感器L21?L23以及输出电容器C4。控制单元130至少包含一个控制芯片1100及其外围电路，例如图中的信号处理器DSP及控制器的外围线路(图中未显示)。原边开关管S11、S12设置于控制单元130，控制单元130还包括原边开关管驱动电路、负载点直流变换器的控制驱动电路和控制芯片1100。
[0103]而对于前级调压模块FRM和隔离变压模块DCX的架构，也可以如此实现，得到更高效率和更高功率压强的兼顾，如图10所示，多个功率单元120并联且均包括前级调压模块FRM和隔离变压模块DCX中的功率级，控制单元130包括前级调压模块FRM和隔离变压模块DCX中的控制电路。
[0104]当然，上述的隔离变压模块DCX也可以是可调整的变换器或者半调整的变换器。其功能的变化，并不影响本发明对其效率和功率压强提升的贡献。
[0105]以上实施例，电源都采用了直流到直流(DC/DC)变换器。这些例子可以应用于例如直流电源直接输入到服务器主板的架构中。当然，随着技术的发展，也会出现有交流电源AC直接输入到服务器主板1200。如图12所示，交流电源AC(例如220Vin)直接接入服务器主板1200，通过由各级级联或并联的电源模块1201?1205组成的主板电源1210将输入功率传送给相应的负载。与前面直流输入的主板电源相比较，该结构下还多了前级级联的电磁干扰滤波器(EMI filter) 1221、功率因数校正(PFC)电路1222以及辅助电源模块(Aux.Power Module) 1223等等。在该架构下，同样可以采用前面所述的堆叠技术。
[0106]如图13，为一电磁干扰滤波器1310后级联功率因数校正电路1320的示意图。如图所示，电磁干扰滤波器1310接收交流输入，如VAC = 220V,之后，提供一输出信号给后级的PFC电路进行功率因数校正。功率因数校正电路1320实际可以采用各种类型的拓扑，例如升压、降压、双升压以及如图所示的图腾柱式结构等等。以图中所示的图腾柱式功率因数校正电路为例，该功率因数校正电路1320的主电路中包含了高频电容器C、功率因数校正电感器L以及功率开关器件，即由主动开关元件S1、S2串联所组成的第一桥臂及被动开关元件D1、D2串联所组成的第二桥臂。第一及第二桥臂与高频电容器C并联连接，功率开关器件和高频电容器C电性耦接功率因数校正电感器L ;两个桥臂的中点分别连接电磁干扰滤波器1310的输出或者通过输入电感连接滤波器的输出。相应的功率因数校正的驱动和控制电路1330用于控制功率开关器件，具体而言，功率因数校正的驱动和控制电路1330包含了输出采样分压电路(Voltage divider) 1331用于采样功率因数校正主电路的输出VDC，输入采样分压电路1332、1333、1334用于采样输入电压VAC-P及VAC-N，以及输入电流IL的采样等采样电路。输出电压采样分压电路1335的输出信号VDC与相应的参考信号VDC-ref比较后通过电压环控制器(voltage loop controller) 1335输出一信号与VAC进行运算得到了输入电流IL的参考信号IL-ref，输入电流IL经过运算与IL-ref进行比较后通过电流环控制器(current loop controller) 1336后得到相应的控制信号PWM-S1及PWM-S2用以控制开关SI及S2。
[0107]图14所示为功率因数校正电路的堆叠结构示意图。可以将功率因数校正电路的主电路中的第一桥臂，第二桥臂，输出电容及相应的驱动，控制单元等集成于控制单元中，而将功率因数校正电感器L放置于功率单元120中，之后将功率单元120放置于控制单元130之上进行堆叠。这样就可以在控制单元130中优化电分布参数，得到更好特性，而把更多的体积留给电感，也有利于将效率提升至更高。当然，也可以将主电路都