嗨,欢迎来到兆亿微波官方商城!
服务热线: 010-82788689  010-62975458
购物车图片 购物车 ( )
全部商品分类

多相解决方案对电源数据中心的数字控制实验

2021/3/1 9:41:36
浏览次数: 1

  T服务的爆炸式增长正在推动着数据中心、网络和电信设备的重大发展。而创新需求也对处理这些日益增多的数据的服务器、存储和网络交换机产生了一定的影响。在此推动下,基础设施设备的处理能力和带宽都达到了极限。对于电源设计人员来说,他们面对的主要挑战是如何使用最少的电力高效地为数据中心设备供电,并提高它们的散热性能。而针对先进的CPU/ASIC和FPGA时,设计人员还必须平衡好功耗与散热性能。


  随着终端系统功能的增多,处理功率也相应提高,以满足新的数据中心设计要求。这种高处理能力需求主要集中在数据中心应用中,数字中心采用高端CPU/ASIC和处理器来运行服务器、存储和网络设备。服务器和网络设备则通过电信设备分布至网络,然后通过CPU/ASIC和FPGA的销售点设备、台式电脑和嵌入式计算系统进行工作。


  在上述示例中,CPU/ASIC和处理器具有相似的数字处理需求,以及相似的功率分布。虽然如今处理器的尺寸不断缩小,但它们采用了更多的晶体管,因此需要更高的输出电流,范围一般在100A至500A之间,甚至更高,具体由其复杂程度决定。该行业通过在数字负载中集成低功率状态来调整这种情况。此举使得设备能在空闲时以更低电流运行,在需要时再按全功率运行。这有利于控制整个系统的功率预算,但会给全功率端的电源设计人员带来另一项挑战。首先,数据中心电源必须对需要在不到1微秒的时间内实现超过100A的大阶跃载荷做出响应,同时还需保持很窄的输出调整率。其次,必须小心可靠地管理散热性能,才能继续保持全功率范围。


  多相电压调节器模块(VRM)可以解决这些挑战。VRM提供电源转换,一般是从12V输入转换至1V(或更低)输出。要提供如此大的负载电流,更简单的方法是设计一个多相解决方案,将负载分配给多个更小的功率级(所谓的相),而不是尝试使用单相来提供。在设计电磁和功率级,以及要从功耗的角度解决散热问题时,想要通过单相提供太多电流是一项巨大的挑战。相比通过单相提供大电流,多相解决方案则具有高效率、小尺寸和低成本等特点。这与多核CPU类似,该CPU会拆分末端负载的工作负载。


  对电源数据中心的数字控制


  几十年来,人们一直将模拟控制作为值得信赖的方法和电源系统解决方案。但是,在涉及大电流和高功率应用时,模拟控制存在一定的缺陷。对于高端电源解决方案,电源系统需要更加智能化并能集成到整个解决方案中,且电源解决方案和主CPU/ASIC之间的通信应该是一项硬性设计要求。


  因此,数字控制解决方案非常适合数据中心应用。为帮助理解,我们以MPS的MP2888A为例,这是一款数字多相控制器,可以替代传统的模拟控制器。MP2888A是一款具有PMBus和PWM-VID接口的10相数字多相控制器(参见表1)。


  多相解决方案对电源数据中心的数字控制实验

  表1:MPS数字控制器对比传统模拟控制器


  由于采用数字控制技术,仅需在封装中配置一个单独的引脚,MP2888A便可支持PWM-VID。如果是采用模拟控制器,想要实现相同的功能,一般需要使用4个引脚并需要额外添加7个以上高精度外部元器件(参见图1)。虽然高精度元器件提升了设备功能,但它们也增加了整体方案成本。


  传统的模拟控制器需要采用RC电路来构建反馈补偿环路。要优化补偿回路,需要进行多次迭代来计算外部部件的正确值从而满足多种工作条件。在测试和重新测试系统之前,工程师还必须更改这些部件。数字控制解决方案避免了潜在的重复劳动,使系统微调变得更加容易。


  因为具有自动环路补偿功能,数字控制解决方案无需使用任何外部元器件,且可以通过使用PMBus调整寄存器设置来轻松完成微调。还可以使用一个寄存器来正确设置公差范围,由此轻松完成负载-线性校准——在超频期间,此功能非常有用,可以帮助稳定CPU/ASIC。与数字控制器相比,模拟控制器需要使用14个以上外部部件来进行环路补偿和负载-线性校准(参见图2)。模拟控制器。(参见图2)。


  数字控制器可以简化系统设计。对于工程师而言,可以帮助简化PCB布局设计。图3为模拟控制器和数字控制器对比图。数字控制器可以节省36%的占板面积,需要的传统部件数量不到原来的一半。


  典型的模拟控制器使用一个PWM信号来驱动单个功率级。对于数据中心等高功率应用,其处理器要求至少500A或更高的负载电流,一般采用的方法是:


  1.选择相位数量最多的控制器(例如20个相位)


  2.使用倍相器,通过生成两个交错并联的信号(由原始信号构成)来使相位数量翻倍


  但是,目前市面上尚没有20相模拟或数字控制器,而且倍相器会增加部件数量和成本,同时增高系统设计的复杂性。


  与此相反,数字控制器(例如MP2888A)可以通过一个通用PWM信号来驱动两个功率级(参见图4)。此类数字控制器无需采用倍相器,还可确保两个功率级之间的均流。因此,一个10相数字多相控制器堪比20相系统设计。


  结论


  多相解决方案已逐步发展为数字控制方案,它能够更有效地解决大电流/功率应用挑战,例如数据中心此类应用。通过采用数字控制解决方案,可以大幅降低部件选择、环路/性能优化和布局等带来的负担。这些控制解决方案缩短了整体设计和解决系统故障所需的时间,最终加快了上市速度。


推荐阅读
  • 点击次数: 3
    2021-05-14
    兆亿微波新到货产品,mini-circuitS是兆亿微波优势品牌,近期新到库LTCC系列高通滤波器,该产品型号为HFCN-1910D +,如果近期您有需求,可以及时联系我们在线客服,将为您提供满意报价。
  • 点击次数: 0
    2021-05-13
    电容在电路板的运行过程中是缺一不可的配置,很多人会问:电容器起什么作用?其实电容器在电路板中起着重要的作用,电容器的作用是:耦合作用、滤波作用。电容耦合功能:电容的耦合作用主要是在电路板产生低频率的时候,负责将低频率的信号传递与放大,过程中为了避免影响到前后两极电路板静态工作的相互影响,因此才去采用电容的藕合,另一方面为防止信号中低频分量损失过大,在一般的情况下我们会采取容量相对较大的电解电容。电容滤波功能:在电路板的电源电路中,电路中的电流会将交流的电路变成脉动的直流电路,因此需要在整流电路之后要接上一个比较大容量的电解质电容,充分的利用其充电、放电的特性。通过电容之后就可以使得原来的脉动直流电压变的相对比较稳定的直流电压了。在实际的情况中,因为我们为了防止电路板电路中各部分的供电电压因负载变化而产生变化,所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容。由于大容量的电解电容一般具有一定的电感,对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除,因此我们需要的是在其两端并联一个电容容量为0.001--0.lpF左右电容,以滤除高频及脉冲干扰。电路板电容的作用是比较多的,上述只是简单的介绍两种比较重要的作用而已,电容起着什么样的作用还需要看电容放在什么电路中,主要的作用还有整流(耦合)、稳压,具体看线路决定。看了兆亿微波商城对电容器起什么作用的介绍,相信你对电容器在电路板中的作用有了更好的了解!
  • 点击次数: 1
    2021-05-13
    Qorvo的TGL2209是一种高功率、宽带GaAs VPIN限制器,能够保护敏感的接收通道元件免受高功率入射信号的影响。该TGL2209不需要直流偏置,并实现了一个小尺寸的低插入损耗。这些特性允许简单的集成,对系统性能的影响最小。TGL2209的工作频率为8.0-12GHz,插入损耗小于0.5dB。它可以限制高达50w的入射脉冲功率,低平坦泄漏小于18.5dbm。TGL2209以模具形式提供。它非常适合商业和国防相关应用。无铅,符合RoHS标准。可根据要求提供评估板。如果您对该产品刚兴趣,可以及时联系兆亿微波在线客服。
  • 点击次数: 2
    2021-05-13
    STTH9012TV-1200 这种二极管的高质量设计已经产生了一种具有低泄漏电流,规则可再现特性和固有耐用性的器件。这些特性使其非常适合需要长期可靠性的重型应用。这些苛刻的应用包括工业电源,电机控制以及需要整流和续流的类似任务关键型系统。这些二极管还适合辅助功能,例如缓冲,自举和消磁应用。低漏电流和热失控保护带的改进性能是该器件的直接竞争优势。所有功能绝缘包装: 电气绝缘= 2500 V RMS电容= 45 pF \ t超快,软恢复高频和/或高脉冲电流操作极低的传导和开关损耗结温高高反向电压能力
  • 点击次数: 2
    2021-05-13
    凭借OptiMOS™5 25V和30V产品系列,英飞凌通过在待机和完全运行状态下实现最高的功率密度和能效,提供了基准解决方案。功能概要同类最佳的通态电阻基准开关性能(优劣最低的数字- [R上×Q个克和- [R上×Q个GD)凭借OptiMOS™5 25V和30V产品系列,英飞凌通过在待机和完全运行状态下实现最高的功率密度和能效,提供了基准解决方案。符合RoHS标准且不含卤素优化的EMI行为(集成阻尼网络)好处最高效率采用S3O8或Power Block封装的最高功率密度降低整体系统成本以高开关频率运行潜在的应用桌面 和  服务器单相和多相POL笔记本电脑中的CPU / GPU VR高功率密度稳压器-电子保险丝
  • 品质 • 正品行货 购物无忧
  • 低价 • 普惠实价 帮您省钱
  • 速达 • 专业配送 按时按需
Copyright ©2020 - 2021 兆亿微波科技有限公司
X
3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

5

电话号码管理

  • 010-62975458
6

二维码管理

返回顶部
展开