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全面解读降低成本提高能效的智能电源方案

2020-04-26 10:16 来源:互联网 编辑:Emma

现如今,与智能沾边的产品都是今非昔比,消费者更愿意为智能化的产品买单,比如智能手环、智能手表、智能手机等等电子设备。目前数据也是当今世界最有价值的商品之一,发展趋势也是意味着大量数据将能快速移动,来支持数据密集型格式如虚拟实境(VR)/增强实境(AR)所需的视频内容的进一步增长。我们越趋转向云来保护这些重要信息。

随着数据存储成本的降低,对旧数据的整理变得不那么重要-所需的存储容量正以前所  未有的速度呈螺旋式增长。因此,保持数据中心正常运行所需的电力非常重要,且还在持续快速增长。估计目前数据中心消耗3%的美国电力,预计到2040年将达到15%。

能源昂贵,确保足够的电力可用是数据中心运营商面临的主要挑战。另一个昂贵的商品是空间占位,数据中心的占位也在增加,以容纳每年增加一千万台服务器。为了控制成本,数据中心运营商正谋求使用更少的电力,并减少其占位。

为实现这些目标,电源系统必须提高能效,减少废热,减少热管理问题,并且功率密度可增加,从而减小整体尺寸。因提高能效而降低温度也有助于提高可靠性,这在数据中心中非常有用。

为了实现这性能和可靠性,电源系统越来越精密,且集成度更高,尤其是在功率开关MOSFET及其相关驱动器领域。更多的功能被纳入以确保最  高水平的正常运行时间,包括热插拔设备如风扇和磁盘驱动器的能力。

功率密度的下一级水平是智能功率级(SPS)方案,集成MOSFET、驱动器和检测电流及温度的感测器。这方案支持构成部分相互匹配和优化,从而实现分立方案无法实现的性能水平。

全面解读降低成本提高能效的智能电源方案

MOSFET技术已显著改进,能在非常高效和紧凑的封装中集成控制IC和MOSFET。例如,安森美半导体最  近推出了NCP32841MHzDC-DC转换器,具有30A能力,并提供多种保护功能,占位5mmx6mm。以更高的频率工作可减小外部无源器件的尺寸,从而增加整体功率密度。

eFuse如NIS5020、NIS5820和NIS6150在数据中心应用中发挥重要作用。这些基于智能半导体的器件在电力系统中至关重要,需要在移除负载时保持电源接通。这样,就可以先更换出现故障的部件如风扇或磁盘驱动器等,并允许进行例行维护如升级磁盘驱动器,同时保持系统运行。

数据中心中电源相关技术最  重大的变化也许是用现代宽禁带材料如氮化镓(GaN)或碳化硅(SiC)替代传统的硅基器件的趋势。基于这些材料的器件不仅能在更高的频率和更高的温度下运行,而且本质上能效更高,从而创建了数据中心所需的更小、更冷却、更可靠的高能效方案。

全面解读降低成本提高能效的智能电源方案

尽管SiC基MOSFET的成本仍高于硅基MOSFET,但成本却下降了,电感和电容器的相关节省(其值低于硅设计)意味着SiC基电源方案的物料单(BoM)成本现在比硅设计更低。预计这将成为转折点,导致更快地采用WBG技术,从而进一步降低成本。

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