智能電池備用裝置中的輔助電源系統(tǒng)

電力供應(yīng)單元和BBUS是數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備在尖端開放式計(jì)算機(jī)項(xiàng)目(OCP)開放式機(jī)架3(Orv3)體系結(jié)構(gòu)中的生命線。中央電力轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)提供大部分所需電能。然而,未被識(shí)別的英雄是輔助功率組件,它在維護(hù)整個(gè)電力供應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的整體健壯性、可靠性和安全性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,包括psu和bbu。

本文闡述了輔助電源在模擬器件電池備份單元(BBU)參考設(shè)計(jì)中的意義。輔助功率包括輔助電壓軌,與主要功率輸出一起提供,以支持許多組件和功能。它的重要性對(duì)于確保整合到BBU參考設(shè)計(jì)模塊中的電力設(shè)備的可靠和簡(jiǎn)化功能至關(guān)重要。

在下面的詳細(xì)討論中,我們將對(duì)輔助功率在BBU模塊的參考設(shè)計(jì)中所起的作用進(jìn)行考察,探索其功能和內(nèi)部機(jī)制。通過探究輔助動(dòng)力的復(fù)雜性,我們旨在強(qiáng)調(diào)其對(duì)維持持續(xù)電力供應(yīng)和保護(hù)我們寶貴的技術(shù)資源免受潛在危害的重大貢獻(xiàn)。

備用電源

輔助功率是用來提供次級(jí)功率在bbb。即使背板電源中斷或不可用,補(bǔ)充電源繼續(xù)為模塊內(nèi)的設(shè)備供電,使存儲(chǔ)在BBU中的鍵操作能夠順利運(yùn)行。這一備用電力能力使該股能夠保留和維持重要的業(yè)務(wù),例如安全的過渡過程、警覺的監(jiān)測(cè)、復(fù)雜的控制電路管理,以及始終如一地為低功率設(shè)備提供便利。輔助電源通過在停電期間提供連續(xù)不間斷的電源來確保模塊在需要時(shí)分配電源的能力。這反過來又起到了防止?jié)撛跀_動(dòng)和防止數(shù)據(jù)丟失的緩沖作用。

電壓調(diào)節(jié)

確保穩(wěn)定的平衡狀態(tài)和恒定的電壓輸出是實(shí)現(xiàn)這些器件在BBB內(nèi)的最佳性能的關(guān)鍵。在這種情況下?lián)碛休o助功率的重要性怎么強(qiáng)調(diào)也不為過,因?yàn)樗且粋€(gè)至關(guān)重要的保護(hù)措施,在BBU模塊的復(fù)雜結(jié)構(gòu)中監(jiān)督電壓控制的敏感區(qū)域。輔助功率不斷監(jiān)控輸出電壓,在精確定義的公差譜范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整和穩(wěn)定。

這條規(guī)定就像是一個(gè)盾牌,加強(qiáng)了BBU及其相關(guān)設(shè)備之間的相互作用。輔助電源確保穩(wěn)定可靠的能量源,防止電壓波動(dòng),否則會(huì)引發(fā)故障、數(shù)據(jù)損壞或物理損害。

輔助動(dòng)力通過其精確的校準(zhǔn)變得至關(guān)重要。它不僅能保持模塊的有效運(yùn)行,而且還能保護(hù)連接的設(shè)備。這種精確性和可靠性的結(jié)合為psu、bbu和數(shù)據(jù)中心的一系列相關(guān)設(shè)備提供了道路,使其具有更長(zhǎng)的使用壽命、更大的功效和持久的操作生命力。

冷卻和風(fēng)扇控制

有效的冷卻管理對(duì)于防止電氣設(shè)備過熱至關(guān)重要。輔助動(dòng)力傳遞和協(xié)調(diào)風(fēng)扇在bbu內(nèi)。這種冷卻過程有助于保留BBU和支持的設(shè)備。該組合物利用輔助動(dòng)力來管理風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn),并創(chuàng)造一個(gè)平穩(wěn)和高效的冷卻環(huán)境。其結(jié)果是一個(gè)平衡良好的系統(tǒng),保持最佳運(yùn)行溫度,防止過熱的破壞性影響。

熱的消散涉及熱動(dòng)力學(xué)中復(fù)雜的相互作用.這個(gè)系統(tǒng)管理熱,以防止故障過熱。小心溫度調(diào)節(jié)和輔助功率提高性能和可靠性。

保護(hù)和安全特征

BBUS具有一系列重要的安全和安保屬性,可以保護(hù)連接的設(shè)備和電源轉(zhuǎn)換器。輔助力量的整合對(duì)于這些功能的部署和監(jiān)督至關(guān)重要。輔助功率增強(qiáng)了一系列積極措施,包括過電壓、過電流和短路保護(hù)等安全措施,以及溫度監(jiān)測(cè)。輔助動(dòng)力的實(shí)時(shí)警戒確保通過連續(xù)參數(shù)檢查對(duì)異常或問題作出快速反應(yīng)。這種快速啟動(dòng)的保護(hù)機(jī)制有效地避免了對(duì)psu及其連接裝置的傷害,減輕了電氣危害,特別是提高了系統(tǒng)的總體安全性。

診斷評(píng)價(jià)

BBU進(jìn)行定期的自我診斷測(cè)試,在向連接設(shè)備供電之前驗(yàn)證其功能。在此過程中,輔助功率提供必要的電壓和控制信號(hào),以啟動(dòng)和完成診斷程序。這種自我評(píng)估有助于快速檢測(cè)BBU中的潛在故障,包括元件問題或電壓不規(guī)則。輔助動(dòng)力的參與,通過早期識(shí)別和準(zhǔn)確定位故障,有助于提高psu的性能和延長(zhǎng)其壽命。這一積極主動(dòng)的做法提高了psu的可靠性和防備能力,確保不間斷供電,并大大降低系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)。

電源設(shè)計(jì)工具,?Lt31-cad?® 通過自定義,提供定制的工程見解和組件性能數(shù)據(jù)專為BBU輔助電源設(shè)計(jì)。這種強(qiáng)大的組合成功地加速了復(fù)雜的電氣評(píng)估過程,加速了原型階段,并大大加速了輔助電路的總體開發(fā)時(shí)間表。因此,審查花費(fèi)的時(shí)間和電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性明顯減少。

在圖1中,圖1展示了一個(gè)輔助電路,該電路旨在優(yōu)化充電模式或放電模式下的Bbu操作過程中的能量流,反映了廣泛的工程努力。相反地,圖2展示了BBU睡眠模式的低功率輔助電路,它具有低退出(LDO)調(diào)節(jié)器和一個(gè)單元轉(zhuǎn)換器。

圖1在充電和放電操作中,BBU模塊的輔助電路設(shè)計(jì)。

圖2睡眠模式下BBU模塊的輔助電路設(shè)計(jì)。

為了為這些電源轉(zhuǎn)換器、微控制器和其他外圍設(shè)備供電,BBU模塊輔助電路包括表1所列的6個(gè)電壓軌。

表1BBT電壓軌

在充電或卸貨期間

模式操作在睡眠中

模式操作

12V斜軌

5 V, 3.3 V, 1.8 V, and 1.2 V bias rail

-3.0V斜軌

3.3 V, 1.8 V, and 1.2 V bias rail

在Bbu充電或放電模式下操作時(shí)輔助電源

12V斜軌

LT8645S 是一種高壓同步降壓控制器,負(fù)載能力顯著高達(dá)8a。它的主要功能是有效地將48V的背板電壓電源轉(zhuǎn)換為12V的輔助電壓電源,這是一種高精度的輔助電壓電源。該設(shè)備集成的旁路電容器使它不同于其他高壓降壓控制器,這一戰(zhàn)略選擇不僅消除了對(duì)更大的多氯聯(lián)苯足跡的需求,而且巧妙地解決了諸如快速電流環(huán)路和電磁干擾(EMI)排放等困難。這一組合將大大提高總體效率,提高控制員優(yōu)化能源消耗的能力。

12V斜軌出現(xiàn)支持的基本組件包括電源轉(zhuǎn)換器,風(fēng)扇供應(yīng)和電流共享總線電路。通過作為這些關(guān)鍵部件的一次能源管道,12V斜軌使無縫運(yùn)行和性能。這些組件在電源下進(jìn)行綜合組合,LT8645在提高效率和功能方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

5 V, 3.3 V, 1.8 V, and 1.2 V Bias Rail

使用?LT8692S 它是一個(gè)四通道同步降壓控制器,是一個(gè)經(jīng)過深思熟慮的選擇,目的是提供各種不同的輸出:5V、3.3V、1.8V和1.2V。這種調(diào)整對(duì)于適應(yīng)降低的輔助電壓特別重要,并與較低的總線電壓保持一致?？刂破饔梢粋€(gè)在2兆赫運(yùn)行的奇異振蕩器引導(dǎo),以精確和同步的方式對(duì)輸出進(jìn)行編排。

真正區(qū)別的是其電容器的集成,這一功能有助于滿足嚴(yán)格的EMI性能要求,最小化布局的敏感性。這個(gè)方面大大提高了它與噪聲敏感設(shè)置和應(yīng)用程序的兼容性。四通道建筑以高度集成為特點(diǎn),不僅保護(hù)了空間,而且促進(jìn)了更簡(jiǎn)潔和高效的設(shè)計(jì)方法。

為了解釋它是如何使用的,5V軌道為放大器軌道供應(yīng)、MODBUSUART驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字溫度傳感器和電源管理設(shè)備提供電源。該3.3V、1.8V和1.2V輸出電源分別用于EPROM設(shè)備、主單片機(jī)單元(單片機(jī)單元)和電池管理系統(tǒng)(電池管理系統(tǒng))的單片機(jī)。

-3.0V斜軌

LTC1983 是一種明智的電荷泵逆變器選擇,因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)關(guān)鍵負(fù)3V供應(yīng)軌道的操作放大器驅(qū)動(dòng)BBU。該設(shè)備的能力創(chuàng)造一個(gè)強(qiáng)大的100MA輸出負(fù)載只需要一對(duì)額外的電容器,顯示其內(nèi)在效率。值得注意的是,它的微小形狀因素提高了這種效率,這種設(shè)計(jì)特性賦予它特殊的優(yōu)勢(shì)--在BBU的電源板上只留下1毫米的足跡,以實(shí)現(xiàn)它的功能。

在BBBU睡眠模式下操作時(shí)輔助電源

3.3 V, 1.8 V, and 1.2 V Bias Rail

MAX17551 它是一個(gè)同步降壓轉(zhuǎn)換器,將電池堆棧的48V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V的穩(wěn)定輸出。該電壓作為一種戰(zhàn)略管道,在主單片機(jī)和吧單片機(jī)處于睡眠狀態(tài)時(shí),將能量輸送到它們的數(shù)字通用針上。選擇這種降壓轉(zhuǎn)換器是因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn):它在輸入電壓從4V到60V之間的多功能性,它微小的和空間效率的形式因素,以及它突出的操作效率,其最小的吸引不到10兆瓦。這種特性的收斂使它成為提高電池堆整體耐久性和耐久性的頂級(jí)解決方案。

ADP165 LDO調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)了更復(fù)雜的電壓降低,精確地將電源電壓從3.3V降至1.2V。這一有針對(duì)性的減排是主要單片機(jī)和房舍管理處單片機(jī)的主要能源來源。將LDO調(diào)節(jié)器戰(zhàn)略性地整合到單片機(jī)電路中,可以改進(jìn)電壓調(diào)節(jié),顯著降低噪音,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),優(yōu)越的操作效率,以及提高可靠性標(biāo)準(zhǔn)。此外,Adp165的耗電量還不到15英寸,這對(duì)能源經(jīng)濟(jì)做出了重大貢獻(xiàn),因而也對(duì)電池的耐久性做出了重大貢獻(xiàn)。

最后,為了給模擬和USB電源電壓以及其他一些核心電壓供電,?MAX38911 利用它精確地將電源電壓從3.3V降至1.8V.這個(gè)LDO調(diào)節(jié)器可以提供多達(dá)500mA的負(fù)載電流,足以提供微控制器所需的負(fù)載電流。在低功率模式下,電源轉(zhuǎn)換器消耗大約19.2o的電源電流,使其適合于睡眠模式的操作。

考慮到輔助電源在充電或放電操作中的顯著效率為94%,而在睡眠模式操作中的顯著效率為62%,強(qiáng)調(diào)響應(yīng)式熱管理的重要性對(duì)于保持一致的最佳性能是不夠的。選擇最好的輔助電路設(shè)備的意義超越了普通的功能性,它構(gòu)成了整個(gè)BBU工作頻譜設(shè)計(jì)完整性的基礎(chǔ)。這個(gè)策略性的選擇預(yù)測(cè)了整體的電源使用情況,并計(jì)算了估計(jì)的電池壽命。此外,它還為改進(jìn)輔助設(shè)備的性能提供了成本效益高的可能性,最終徹底提高了該單位的總體效率。

總結(jié)

輔助功率被描述為一個(gè)重要的組成部分,協(xié)調(diào)各種重要的功能。它的職能涉及若干關(guān)鍵責(zé)任,所有這些責(zé)任對(duì)于這些單位的順利、可靠和安全運(yùn)行至關(guān)重要。作為備用電源的防護(hù)罩,輔助電源調(diào)整電壓水平,管理供熱冷卻的風(fēng)扇電源,部署保護(hù)措施,并進(jìn)行電力自測(cè)。這種復(fù)雜的相互作用的操作匯聚提供不間斷的電源,保護(hù)我們的設(shè)備,延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)的活力。

輔助功率對(duì)我們的模擬和數(shù)字設(shè)備的可靠和補(bǔ)充功率至關(guān)重要。輔助電力技術(shù)的進(jìn)步總是在提高效率,減少電力損耗和數(shù)據(jù)中心的psu和bbu的安全性,推動(dòng)創(chuàng)新達(dá)到新的高度。這一持續(xù)的進(jìn)展是對(duì)我們不斷變化的技術(shù)世界所產(chǎn)生的日益增長(zhǎng)的電力需求的不可動(dòng)搖的反應(yīng),影響著我們現(xiàn)在和電氣化的未來。

本文系列中的每一個(gè)部分都是一個(gè)全面的資源,向設(shè)計(jì)和應(yīng)用工程師提供了精確的指導(dǎo)和幫助,提供了所需的洞察力,以基于OCPOrv3BBuu提供的復(fù)雜規(guī)范,構(gòu)建出一個(gè)更智能、更可靠和成本效益更高的解決方案。這是通過一絲不茍地提供零件選擇過程、準(zhǔn)備好的指導(dǎo)方針、工程方法和程序建議來實(shí)現(xiàn)的。