IR數據中心電源管理方案可提供更高的效率和更低的散熱

隨著(zhù)需要處理的數據流量越來(lái)越多，數據中心必須采用密度更高的服務(wù)器來(lái)取代原來(lái)的服務(wù)器，而高密度的服務(wù)器相應地需要智能性更強、體積更小、散熱更低的電源管理方案的支持，因為它可以在各種負載條件下保持最高的功率轉換效率，這不僅可節約電能和電費，以及大大降低散熱管理成本，且對綠色環(huán)境的建設也是一種貢獻。而國際整流器(IR)公司優(yōu)化的電源管理方案正是為這一數據中心應用而量身定做的。

IR針對數據中心的電源管理方案由以下幾款電源管理器件組成：1. DirectFET MOSFET；2. 電源監控芯片IR3721MTRPBF；3. XPhase相位芯片IR3507MPBF；4. XPhase控制芯片，包括IR3514MPBF和IR3502MPBF。由這些器件構成的電源管理方案具有功率密度較大、靈活性更高、雙面冷卻、實(shí)時(shí)功率監控等諸多特性。

DirectFET功率封裝是突破的表面貼MOSFET封裝技術(shù)，該技術(shù)可以有效地減少與封裝相關(guān)的損耗，使設計師能夠開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足最新一代高性能處理器需要的電源系統。與標準塑料分立封裝相比，DirectFET的金屬罐構造具有雙面散熱功能，因而可有效將高頻DC/DC降壓式轉換器的電流處理能力增加一倍。采用該封裝可以使MOSFET元件數目減少了60%，并節省50%的電路板空間；它還可以使MOSFET的工作溫度降至50℃，從而提高了可靠性。DirectFET MOSFET產(chǎn)品族與20V和30V的同步降壓轉換器芯片組相匹配，而對于30V還能夠用于高頻率工作。

IR3721MTRPBF是IR于2008年三月份推出的多功能輸出功率監控芯片，可用于筆記本電腦、臺式電腦和節能服務(wù)器應用的低壓DC/DC轉換器。IR3721在65℃的精度為2.5%，利用IR專(zhuān)利的TruePower技術(shù)精確捕捉動(dòng)態(tài)功耗信息。與其它功率監控集成電路相比，IR3721可在穩壓器輸出/負載側監測動(dòng)態(tài)功耗，顯著(zhù)改善其動(dòng)態(tài)功耗測量精度。TruePower技術(shù)可避免動(dòng)態(tài)誤差，而采用獨立的A/D轉換分別監控動(dòng)態(tài)狀態(tài)下的電壓和電流的其它解決方案的動(dòng)態(tài)誤差可造成超過(guò)30%的整體誤差。IR亞太區高級銷(xiāo)售副總裁曾海邦表示：“通過(guò)監測瞬態(tài)功率，功率系統可以在任何給定點(diǎn)及時(shí)準確預測系統散熱。有了這個(gè)智能功能，功率系統可以管理負載的電氣特性，限制其功耗并提前建立正確的冷卻條件，這樣負載就不會(huì )離開(kāi)它所需的散熱包絡(luò )，優(yōu)化了吞吐量，從而提高了性能。”

IR公司優(yōu)化的電源管理方案就可以為數據中心應用提供行業(yè)標準的效率和性能，該方案具有功率密度較大、靈活性更高、雙面冷卻、實(shí)時(shí)功率監控等諸多特性。

XPhase是IR公司開(kāi)創(chuàng )性的多相解決方案，它克服了目前固有多相結構中的缺點(diǎn)，把多相設計的簡(jiǎn)單性、擴展能力及性能提升到更高的水平，并提供了前所未有的靈活性，實(shí)現了在相位、電流、頻率、效率、尺寸和成本之間的平衡。IR3514MPBF、IR3502MPBF以及IR3507MPBF是IR最近推出的XPhase控制和相位芯片。其中IR3502適用于英特爾VR11.0和VR11.1處理器，而IR3514適用于A(yíng)MD PVID/SVID處理器。

IR3502能夠為任意數量的IR XPhase相位IC提供整體系統控制和接口，每個(gè)XPhase相位IC可驅動(dòng)并監控一個(gè)相位。IR3502的主要功能包括提供0.5%整體系統設定值精度和菊花鏈式數字相位時(shí)序，無(wú)需外部元件，也能達到準確的相位交錯。IR3502和IR3507相位IC結合，可提供功率狀態(tài)指示器(PSI)功能，以改善穩壓模塊(VRM)的輕負載效率。IR3502包括許多系統保護功能及高度可編程能力，例如能夠把時(shí)鐘振蕩器頻率由250kHz設置為9MHz，從而把每相位開(kāi)關(guān)頻率從250kHz提高至1.5MHz。IR3502具有30MHz寬帶寬和10V/us快速轉換率的高速誤差放大器，它還改善了壓降能力，有助于減少可能需要的外置熱敏電阻。IR3514使設計師無(wú)需改動(dòng)主板就能夠從AMD處理器要求的PVID遷移到SVID。配合IR3507相位IC，IR3514可以提供與IR3502一樣的功能。

相位芯片IR3507具有PWM斜率的自校準功能，具有7V/2A柵極驅動(dòng)器、相位故障檢測器、電流檢測放大器和電流共享放大器。另外，它能夠產(chǎn)生跟溫度成比例的電壓信號并反饋給VRHOT比較器，由此來(lái)監測過(guò)溫。其它的特殊功能包括集成靴帶式(boot-strap)同步PFET、支持低損耗的感應器電流檢測、可編程前饋電壓模式控制、單線(xiàn)雙向平均電流共享總線(xiàn)等。它與控制IC通過(guò)三線(xiàn)模擬總線(xiàn)連接，通過(guò)省卻控制器和相位芯片間的點(diǎn)對點(diǎn)布線(xiàn)而縮短了彼此的互連，使寄生參數最小化，每相位僅需四個(gè)外圍器件，印刷電路板設計更簡(jiǎn)單。

由這些控制芯片和相位芯片構成的新型XPhase芯片組可提供豐富功能和靈活的方式，以實(shí)現完整的英特爾或AMD微處理器電源解決方案，它們與IR公司業(yè)界領(lǐng)先的電源監控芯片和DirectFET MOSFET器件一起組成了高密度服務(wù)器電源解決方案，為越來(lái)越繁忙的數據中心助一臂之力。


作者：Albert Liu 《電子系統設計》