數(shù)據(jù)中心下一代電源解決方案可提高效率，第4部分

意法半導體解決方案

與 Vicor 架構非常接近的第二大解決方案是創(chuàng)新的 ST Microelectronics 解決方案。

IPG 工業(yè)和電源轉換市場總監(jiān) Paolo Sandri 在 2016 年 APEC 上透露，ST 擁有獨特的完全隔離、諧振、單級直接轉換，從 48V 直接到 CPU/DD/ASIC/POL，完全符合英特爾 VR13 和 VR12.5 規(guī)范(英特爾無需豁免)，以及一個完全可擴展的解決方案，能夠管理多達 6 個具有動態(tài)單元脫落和脈沖跳躍的交錯單元。他們的設計團隊聲稱實現(xiàn)了最低的噪聲諧波含量和最佳的信號完整性(由于在初級和次級側使用零電流和零電壓開關 (ZCS/ZVS) 的諧振操作)，他們聲稱這是行業(yè)領先的。

設計人員已經實現(xiàn)了一個非常好的次級側波形，與傳統(tǒng)的方波不同，它具有硬邊以及它帶來的振鈴和諧波內容包袱。他們設計了一個巧妙的半正弦波形，與 ZVS/ZCS 一起確保了非常低的噪聲和盡可能靠近處理器的能力而不受干擾影響。

請記住，這種架構很容易適應和擴展，以適應正在討論的數(shù)據(jù)中心效率改進的下一個可能的未來步驟：到處理器的 400V 直接轉換總線。

STMicroelectronics 的 48V 至 0.5-12V 架構由其 STRG02 組成，這是一款具有 ZCS/ZVS 功能的單線控制同步整流器。它們還具有全橋驅動器STRG04，在恒定相移控制中具有用于零電壓操作的可編程預測控制。最后，他們的 STRG06 是一款多相諧振恒定導通時間數(shù)字控制器，可支持多達 6 個交錯轉換器(根據(jù)負載請求自動開啟/關閉)電壓在 0.5V 至 12V 之間。STMicroelectronics 的隔離式 48V 至 0.5V-12V 系統(tǒng)架構。這種架構實際上是一種混合結構：諧振隔離輸入端和負載處的電流倍增器。

該解決方案具有 160W/in 2的功率密度以及我認為對數(shù)據(jù)中心應用至關重要的一種用于自適應控制的數(shù)字電源功能。為此，該系統(tǒng)采用 PMBus 進行遙測和自動調整。

他們新的諧振拓撲允許使用 Pskip 和動態(tài)單元管理進行能量比例管理。該架構是完全可擴展的(此設計的一個非常好的特性)，因此轉換器可以根據(jù)負載需求進行并聯(lián)和交錯。它們在連續(xù)電流模式 (CCM) 和非連續(xù)導通模式 (DCM) 下具有變頻控制。

另一個不錯的功能是當負載增加時諧振轉換器的瞬時開啟能力。

STMicroelectronics 的設計人員仔細考慮了這種多功能解決方案，它將成為未來提高數(shù)據(jù)中心效率的關鍵因素。

他們還有一個非常好的符合 Intel VR13 的參考設計。 STMicroelectronics Intel VR13、165W CPU 供電參考設計。此設計中有 4 個電池，峰值效率為 93%。

還有其他 54V 至 12V@500W 和 54V 至 3.3V@150W 以及 54V 至 1.21V@50W 的參考原型板，峰值效率為 93.8%，可能適合其他領域的數(shù)據(jù)中心。由于 Gerber 文件的可訪問性，這些對于設計師來說可以通過穩(wěn)健的設計更快地進入市場。

CUI 設計和軟件支持

CUI Inc. 為數(shù)據(jù)中心采用了一種決定性的電源方法，它與軟件定義的電源密切相關，我一直認為這是數(shù)據(jù)中心電源的關鍵要素。今年我在 APEC 時，我會見了 CUI 的 Mark Adams，他們宣布與軟件定義的 Power ®公司 Virtual Power Systems (VPS) 就硬件開發(fā)達成有限的排他性協(xié)議。兩家公司將合作為數(shù)據(jù)中心的高效電力基礎設施設立新標準。

CUI 計劃設計、制造和分發(fā)將采用 VPS 解決方案的 ICE(能源智能控制)系統(tǒng)的硬件組件。ICE Block 硬件通過 ICE 平臺進行管理和控制，ICE 平臺是由 VPS 開發(fā)的緊密集成的軟件套件。VPS 聲稱，ICE Block 將使數(shù)據(jù)中心運營商的電力和服務器利用率翻倍，降低成本，并大大提高可用性。

這種伙伴關系很重要，因為它是創(chuàng)建更大的軟件定義電源生態(tài)系統(tǒng)的第一步，從板級到系統(tǒng)級，最終創(chuàng)建一個更智能、更高效的數(shù)據(jù)中心基礎設施。

第一個 ICE Block 目前正在開發(fā)中，最初的原型安裝將在 2016 年晚些時候進行。

團隊認為，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心中，他們設想通過組合 ICE 系統(tǒng)將電力成本降低 15-25%，同時避免 40-60% 的傳統(tǒng)資本支出投資。這種新基礎架構的另一個關鍵優(yōu)勢是，它將使數(shù)據(jù)中心能夠通過一種解決方案繼續(xù)其積極的增長路徑，該解決方案可以在幾天內完成安裝和初始化，而傳統(tǒng)方法需要幾個月的時間。數(shù)據(jù)中心運營商可以立即體驗到運營靈活性、利用率和管理方面的重大改進。

在我的 EDN 文章中，我選擇軟件定義電源作為進入 2016 年的熱門技術之一，軟件定義的電源帶來了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的關鍵需求。