數(shù)字電源

數(shù)字電源架構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)中心至關(guān)重要。借助數(shù)字化、可配置和完全可編程的電源控制器，數(shù)據(jù)中心電源解決方案具有靈活性、效率和集成性，可滿足動(dòng)態(tài)系統(tǒng)需求。對(duì)不斷變化的負(fù)載條件的快速適應(yīng)性反應(yīng)將大大提高數(shù)據(jù)中心的效率。由于功能強(qiáng)大的高速處理器需要以不同的時(shí)間間隔提供峰值功率，因此只有數(shù)字電源能夠快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)的高電流需求。

數(shù)字電源設(shè)備支持多種電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此能夠通過(guò)使用高分辨率相位、頻率和占空比控制算法來(lái)提供精確的波形控制。

數(shù)字電源系統(tǒng)可以控制機(jī)架中每臺(tái)服務(wù)器的配電，并能夠監(jiān)控和報(bào)告該機(jī)架中每個(gè)服務(wù)器刀片的操作。通過(guò)在服務(wù)器電源架構(gòu)中實(shí)施數(shù)字電源，可以提高整體服務(wù)器電源的準(zhǔn)時(shí)性和效率。

我們已經(jīng)看到 CUI 最近與 VPS 保持一致，以提供包括軟件在內(nèi)的完整數(shù)據(jù)中心電源管理解決方案。現(xiàn)在讓我們看看其他一些軟件解決方案，它們結(jié)合了數(shù)據(jù)中心電源解決方案的最佳硬件和軟件。

首先，我們有伊頓最近推出的 Intelligent Power Manager? 軟件版本 1.52，它可以與VMware vRealize® Operations?平臺(tái)集成。這種集成允許查看和管理電源和設(shè)備，例如不間斷電源系統(tǒng) (UPS) 和配電單元 (PDU)，并分析電源容量規(guī)劃和工作負(fù)載布置。

該系統(tǒng)支持預(yù)測(cè)分析功能和智能警報(bào)，以在其電力系統(tǒng)上實(shí)施預(yù)防性維護(hù)或維修服務(wù)。

數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在可以更好地控制支持其 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的 PDU。他們可以使用智能電源管理器軟件打開(kāi)或關(guān)閉 PDU 插座并重新啟動(dòng)插座，以提高可靠性。該平臺(tái)為在發(fā)生電源或環(huán)境事件時(shí)管理操作和警報(bào)提供了更高的粒度，并將提供對(duì)警報(bào)原因的更多見(jiàn)解，以便操作員能夠立即采取精確的行動(dòng)。

氮化鎵

結(jié)合數(shù)字電源支持幾乎任何電源拓?fù)涞哪芰?，同時(shí)提供高分辨率時(shí)序控制能力，可以實(shí)現(xiàn)氮化鎵 (GaN) 等新型電源元件，從而實(shí)現(xiàn)更高的開(kāi)關(guān)頻率、更低的開(kāi)關(guān)損耗和更高的功率密度和零反向恢復(fù)。

在 Efficient Power Conversions 的DC-DC 轉(zhuǎn)換器手冊(cè)中，作者 David Reusch 和 John Glaser 評(píng)論說(shuō)：“我們的第一個(gè)挑戰(zhàn)是如何繼續(xù)改進(jìn)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以跟上計(jì)算能力的快速提高和對(duì)高效數(shù)據(jù)的需求中心?”

Efficient Power Conversion 的 Alex Lidow 告訴我們，“隨著谷歌等主要服務(wù)器制造商重新審視板載電源架構(gòu)，提高效率、減少電路板空間和降低成本的主要候選者是直接從 48 V 變?yōu)樨?fù)載電壓( 1.8 或 1V)。這可以通過(guò)硅 MOSFET 實(shí)現(xiàn)，但復(fù)雜性更高，成本更高。借助 GaN，由于具有卓越的開(kāi)關(guān)速度和更小的占位面積，您可以使用更簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以更小的占位面積和顯著降低成本實(shí)現(xiàn)相同或更高的效率。”

有關(guān) EPC 的 David Reusch 在 APEC 拍攝的關(guān)于這兩個(gè) 48V 負(fù)載演示板的精彩視頻，請(qǐng)參閱下面的視頻。該視頻對(duì)這兩個(gè)演示進(jìn)行了很好的概述。

來(lái)自 TI的方案，單級(jí)、隔離、600 kHz、48 V 至 1.0 V、40 A、效率 90 – 92% 、帶電流倍增器整流器的硬開(kāi)關(guān)半橋。初級(jí)側(cè)功率級(jí)是 LMG5200：80 V/18 mΩ 功率級(jí)，基于 GaN 的半橋集成驅(qū)動(dòng)器;次級(jí)端同步整流器是 EPC2023：30 V/1.3 mΩ eGaN® FET;使用 TPS53632G：具有 I2C 控制的降壓無(wú)驅(qū)動(dòng)控制器

德州儀器 (TI) 在 APEC 2016 上展示了TPS53632G，這是一款針對(duì) 48V 至 1V PoL 應(yīng)用中的 GaN 進(jìn)行了優(yōu)化的模擬控制器!與 TI 的 80V LMG5200 GaN FET 功率級(jí)配合使用時(shí)，TPS53632G 控制器可切換至高達(dá) 1MHz，以最大限度地減小磁性元件尺寸并減少整體電路板空間。LMG5200 專為該控制器設(shè)計(jì)，可通過(guò) 48V 至 1V 轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)高達(dá) 92% 的高頻和效率。

我等待智能軟件的下一代效率改進(jìn)，甚至可能達(dá)到人工智能 (AI) 的水平，但在近期，我看到數(shù)據(jù)中心將朝著 400V 的方向邁進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)更高水平的效率改進(jìn)。我預(yù)計(jì) GaN 將在未來(lái)在這些設(shè)計(jì)中發(fā)揮更大的作用。

我們需要開(kāi)始減少對(duì)水冷和空調(diào)的需求，這也將大大提高運(yùn)營(yíng)成本和擁有成本，并縮小數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和占地面積。

Google 對(duì)數(shù)據(jù)中心充滿挑戰(zhàn)的世界有一個(gè)很好的看法，在這個(gè)Planet Analog 幻燈片中可以鳥(niǎo)瞰數(shù)據(jù)中心是什么以及它的樣子。您也可以在此處通過(guò) Google 的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行虛擬導(dǎo)覽。谷歌對(duì)數(shù)據(jù)中心的處理效率進(jìn)行了一系列令人印象深刻的創(chuàng)新設(shè)計(jì)改進(jìn)。