什么是云電源方案

云電源是指?jìng)鬏?、存?chǔ)和處理云數(shù)據(jù)的設(shè)備的電源。在電信或傳輸應(yīng)用中，云電源將為基帶單元和遠(yuǎn)程無線電單元供電。在用于存儲(chǔ)和處理的服務(wù)器機(jī)群中，大型不間斷電源(UPS)用以確保用戶在暫時(shí)斷電時(shí)仍可接入云。每臺(tái)服務(wù)器還將需要一個(gè)電源單元(PSU)，以及眾多的DC-DC轉(zhuǎn)換器來提供負(fù)載點(diǎn)電源。

在云應(yīng)用中，高能效是王道

網(wǎng)上可用數(shù)據(jù)和服務(wù)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，促進(jìn)對(duì)云基礎(chǔ)設(shè)施的需求激增。云基礎(chǔ)設(shè)施主要包括數(shù)據(jù)中心和通信基礎(chǔ)設(shè)施，是實(shí)現(xiàn)各種全天候網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)的基礎(chǔ)。電源轉(zhuǎn)換能效大幅影響云服務(wù)提供商的運(yùn)營開支。持續(xù)降低能源成本的需求不斷提高，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及政府監(jiān)管日趨嚴(yán)格，擴(kuò)大容量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的需求推動(dòng)需要密度更高的方案，云電源設(shè)計(jì)面臨高能效、高功率密度的挑戰(zhàn)。

領(lǐng)先的電源半導(dǎo)體供應(yīng)商安森美半導(dǎo)體致力于推動(dòng)高能效創(chuàng)新，提供全功率范圍的、高能效、高功率密度的云電源方案，包括AC-DC轉(zhuǎn)換、多相轉(zhuǎn)換、負(fù)載點(diǎn)電源、熱插拔保護(hù)、時(shí)鐘等硅方案和下一代半導(dǎo)體碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)，支持基站、企業(yè)服務(wù)器或數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算等云基礎(chǔ)設(shè)施。

圖1：安森美半導(dǎo)體提供全面的云電源方案

智能功率級(jí)器件提高多相穩(wěn)壓器能效

在大型數(shù)據(jù)中心中，提高CPU和存儲(chǔ)器多相穩(wěn)壓器的能效能夠節(jié)省大量能源開支。例如，將能效從95%提升至95.5%，每年可節(jié)省數(shù)以百萬計(jì)美元的能源開支。安森美半導(dǎo)體的智能功率級(jí)器件(SPS)系列，在一個(gè)QFN封裝中集成高邊FET、低邊FET 和驅(qū)動(dòng)器 IC、保護(hù)和遙測(cè)功能，用以優(yōu)化服務(wù)器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最佳能效、降低總物料單(BOM)成本，尤其第三代智能功率級(jí)器件SPS3為服務(wù)器多相穩(wěn)壓器提供同類最佳的電源轉(zhuǎn)換能效。

圖2：安森美半導(dǎo)體的SPS用以提高服務(wù)器電源轉(zhuǎn)換能效

業(yè)界首款100 V橋式功率級(jí)用于半橋和全橋DC-DC 轉(zhuǎn)換器

針對(duì)較高電壓應(yīng)用，包括電信基站、服務(wù)器與云應(yīng)用中未來的48 V總線，安森美半導(dǎo)體提供業(yè)界首款100 V橋式功率級(jí)FDMF8811，實(shí)現(xiàn)全橋和半橋隔離型DC - DC轉(zhuǎn)換器的更高功率密度和高能效、高可靠性，用于功率模塊中的DC-DC轉(zhuǎn)換器和無線基站的板載設(shè)計(jì)。

圖3：業(yè)界首款100V 橋式功率級(jí)FDMF8811

FDMF8811在一個(gè)6.0 mm x 7.5 mm 的PQFN 封裝中集成一個(gè)120 V門極驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)自舉二極管和兩個(gè)功率MOSFET，導(dǎo)通電阻典型值低至4.1 mΩ。與分立方案相比，F(xiàn)DMF8811減少DC-DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)所需的板面積約三分之一，使工程師能夠設(shè)計(jì)更小的系統(tǒng)。通過集成所有的關(guān)鍵功率器件，F(xiàn)DMF8811優(yōu)化了設(shè)計(jì)，以保持盡可能高的能效，使云應(yīng)用如無線基站、功率模塊或任意載板、隔離型DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)更高水平的功率密度。同時(shí)，低電壓應(yīng)力確保更高的可靠性。值得一提的是，F(xiàn)DMF8811曾獲《今日電子》與《21IC中國電子網(wǎng)》聯(lián)合頒發(fā)2017年度“Top 10電源產(chǎn)品獎(jiǎng)”，這是電子業(yè)備受認(rèn)同的確定創(chuàng)新產(chǎn)品的一個(gè)基準(zhǔn)。

負(fù)載點(diǎn)電源(POL)

高電流的POL設(shè)計(jì)存在一系列的挑戰(zhàn)，除了高能效和高功率密度，還需要具有可編程性和靈活性、快速的瞬態(tài)響應(yīng)、嚴(yán)格的容限和精度、可靠的保護(hù)及卓越的熱管理。安森美半導(dǎo)體提供全系列負(fù)載點(diǎn)電源方案，解決這些挑戰(zhàn)。

如最新的多芯片模塊PWM降壓穩(wěn)壓器系列FAN6500xx，提供領(lǐng)先市場(chǎng)的電流密度和非凡的集成度，峰值能效達(dá)98.5%，輸出電流高達(dá)10 A，輸出功率達(dá)100 W，支持4.5 V至65 V的寬輸入電壓范圍，適用于電信基礎(chǔ)設(shè)施及基帶板、工業(yè)自動(dòng)化、DC-DC模塊、通用POL等廣泛應(yīng)用。

圖4：多芯片模塊PWM降壓穩(wěn)壓器系列FAN6500xx

多芯片方案的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)是能在門極驅(qū)動(dòng)器和MOSFET之間進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，模塊化方案意味著電源設(shè)計(jì)中只有單個(gè)故障點(diǎn)。

FAN6500xx集成了PowerTrench? MOSFET技術(shù)，比使用一個(gè)外部MOSFET的方案具有更低的振鈴和更好的電磁干擾(EMI)，結(jié)合經(jīng)歷時(shí)間測(cè)試的固定頻率控制方法與靈活的Type III補(bǔ)償和強(qiáng)固的故障保護(hù)如可調(diào)過流保護(hù)、熱關(guān)斷、過壓保護(hù)和短路保護(hù)，從而提供更高可靠性。FAN6500xx具有可編程和可同步的開關(guān)頻率(100 kHz-1 MHz)特性，能解決更高的功率要求，當(dāng)并行使用多個(gè)FAN6500xx器件時(shí)，可以保證低的輸入紋波。

FAN6500xx有3個(gè)版本：6A (FAN65004B)/8A (FAN65005A)/8A (FAN65008B)，所有器件之間的引腳兼容性和擴(kuò)展性確保了OEM能夠?yàn)槠鋺?yīng)用選擇最理想的器件。

功率MOSFET

下一代無線互聯(lián)5G將需要大量的功率MOSFET。安森美半導(dǎo)體提供高性能的分立方案，其新的650 V SuperFETIII MOSFET系列能比上一代超級(jí)結(jié)器件提供更高的能效。SuperFETIII技術(shù)提供易驅(qū)動(dòng) (Easy Drive)、快恢復(fù) (FRFET)和快速 (FAST)三種不同的版本，設(shè)計(jì)人員可視應(yīng)用需求和根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇最適合的版本以實(shí)現(xiàn)最佳能效。

針對(duì)次級(jí)端，安森美半導(dǎo)體提供全系列優(yōu)化的中、低壓MOSFET用于云電源。T6技術(shù)為30V、40V和60V提供業(yè)界最低的導(dǎo)通電阻。新的T8技術(shù)為25V、40V、60V和80V提供與T6相同的超低導(dǎo)通電阻，同時(shí)進(jìn)一步改善了開關(guān)參數(shù)。對(duì)于80 V、100 V和120 V，采用PTNG技術(shù)，提供出色的導(dǎo)通電阻和體二極管性能。

下一代半導(dǎo)體——寬禁帶

寬禁帶材料如SiC、GaN與硅相比有巨大的優(yōu)勢(shì)，是下一代功率器件的基礎(chǔ)，能解決更高能效、更高功率密度的挑戰(zhàn)，同時(shí)確保高的可靠性。安森美半導(dǎo)體提供一系列具有不同功率密度的寬禁帶產(chǎn)品，以配合不同的功率應(yīng)用。

SiC二極管因?yàn)榈偷姆聪蚧謴?fù)電荷(Qrr)顯著地提高了系統(tǒng)的能效，大幅降低開關(guān)損耗，從而實(shí)現(xiàn)更高的開關(guān)速度。它們還具有穩(wěn)定的高溫特性，能夠在高溫下工作而不增加開關(guān)損耗。SiC二極管主要用于電源功率因數(shù)校正(PFC)級(jí)。 安森美半導(dǎo)體擁有完整的650 V和1200 V SiC二極管產(chǎn)品陣容，涵蓋所有功率范圍。

同時(shí)，安森美半導(dǎo)體正積極開發(fā)1200 V SiC MOSFET、GaN MOSFET，以更好地配合市場(chǎng)發(fā)展和設(shè)計(jì)需求。

電子保險(xiǎn)絲(eFuse)

安全性在電源應(yīng)用中至關(guān)重要。安森美半導(dǎo)體提供高性能、高可靠性的電子保險(xiǎn)絲，用于12 V、5 V和3.3 V電源，以防止高浪涌電流、電壓尖峰和熱耗散，公司5年共付運(yùn)超過2億片電子保險(xiǎn)絲，退貨率低于0.3 PPM。

時(shí)鐘方案也是云基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵

時(shí)鐘是電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵元素，其性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。安森美半導(dǎo)體提供全面的時(shí)鐘產(chǎn)生器件(包括各種時(shí)鐘模塊和可編程時(shí)鐘)和時(shí)鐘分配器件(PLL 零延遲緩沖器、扇出驅(qū)動(dòng)器等)。一次性可編程時(shí)鐘產(chǎn)生器Omniclock平臺(tái)提供高度的設(shè)計(jì)靈活性和豐富功能，可很好地配合安森美半導(dǎo)體的時(shí)鐘方案工作，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，并滿足系統(tǒng)低功耗要求。針對(duì)特定需求，安森美半導(dǎo)體也設(shè)計(jì)專用集成電路(ASIC)。

轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器確保數(shù)據(jù)完整性

數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍诓粩嗉涌?，在更高的?shù)據(jù)速度下，我們不能忽視信號(hào)衰減問題。安森美半導(dǎo)體提供單通道和雙通道轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品系列，通過OE引腳深度省電，提高出色的隨機(jī)抖動(dòng)性能，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)信號(hào)距離達(dá)36 英寸FR4 或5m 電纜@ 5Gbps、10英寸FR4 @ 10Gbps。

表：安森美半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器

總結(jié)

云電源設(shè)計(jì)面臨高能效、高功率密度、高可靠性的挑戰(zhàn)。安森美半導(dǎo)體致力于推動(dòng)高能效創(chuàng)新，憑借強(qiáng)大的技術(shù)、應(yīng)用專知和悠久豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，為云基礎(chǔ)設(shè)施(包括企業(yè)服務(wù)器和無線基礎(chǔ)設(shè)施)提供全功率范圍的、高能效、高功率密度、可靠的端到端供電電源和數(shù)據(jù)完整性方案，并處于開發(fā)下一代寬禁帶產(chǎn)品的前沿，解決設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，滿足市場(chǎng)需求。