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TI携手台达为数据中心设计高效、高功率服务器电源供应器

tisemi ? 来源:德州仪器 ? 作者:德州仪器 ? 2021-10-09 14:47 ? 次阅读

似乎是在印证国家新基建政策的正确性。2020年新冠疫情爆发以来,远程办公、在线教育、生鲜电商、无人配送等大量新商业模式得到了飞速发展,而这些业务模式背后显然带来了更大量的数据产生和流动——大数据中心作为新基建七大领域之一的重要性进一步提升。

然而,目前全球 40% 的数据中心集中在美国,这几乎是中国的五倍。很显然,我国互联网用户的数量是远高于美国的,这意味着中国有着潜力巨大的大数据中心市场以及发展前景。但是,大数据中心建设是典型的重资产项目,建设周期和投资回报周期非常漫长,具有一条很长的产业链,包括服务器、路由器、交换机、光模块,还有电源软件、网络、机房等。显然这是一个门槛相当高的领域。

与庞大的建设成本相比,之后的运营成本更让运营者头疼,其中电费占到了 50% 以上,具体的比例主要取决于各数据中心的能效水平。高能耗问题成为数据中心的痛中之痛。

从技术角度上讲,随着数据吞吐量不断增加、任务也呈现多元化发展,不但需要处理器的性能不断提升,处理器也因此呈现多样性,除传统 CPU 外,包括 FPGAGPUArm 等开始广泛应用,供电系统需要尽可能满足不同处理器类型。其次需要高带宽低延迟的信号传输,这些要求使得系统设计复杂度更高。

第三个方向则是大型化和集群化时代的到来,会给产品运维带来诸多挑战,要求产品提高可靠性并且 IT 运维尽量简化。

因此,德州仪器TI)区域销售经理 Rui 认为,我国数据中心未来发展将突出表现在绿色化、智能化、大型化+集群化这三大方向。而一直以来,TI 在数据中心所涉及的各个应用领域都有着非常大的持续投入, TI 也在依托自身的技术支持中国新基建的发展,帮助解决大数据中心所遇到的痛点。

更高能效、更高功率密度的电源转换

实现绿色化中最重要的就是要减少电源转换过程中所消耗的电能。

在 PSU 行业,能源之星 80PLUS 的标准自 2007 年生效以来,从黄金升级到铂金以及如今的钛金,对于电源转换效率的要求一再提升。然而由于传统硅 MOSFET 的性能接近极限,效率提高的速度正在放缓。业界开始采用无桥图腾柱 PFC 拓扑提高 PSU 的效率。但软开关无桥图腾柱的缺点是控制复杂、驱动和零电流检测电路成本高,而且硅 MOSFET 的体二极管反向恢复速度较慢,使得图腾柱 PFC 不能有效地在连续导通模式工作,而具有良好高频工作的氮化镓(GaN)技术可以更好地实现无桥图腾柱 PFC 设计。

TI 提供 LMG3422R030,这是 TI GaN 的最新一代产品,具有集成驱动、保护和报告功能。这种高集成度支持较低的共源电感和引线电感,非常适合高频操作,从而降低栅极和开关损耗以提高效率。此外,该器件采用紧凑的 SMD 封装,具有低寄生引线效应,这使得器件非常稳定可靠。这些独特的特性使电源工程师能够轻松满足服务器 PSU 的高能效需求,如 80PLUS 钛金标准,同时实现更高的功率密度和可靠性。

除了 PSU 之外,针对 FPGA、CPU、GPU 等负载的多相供电设计也存在着诸多挑战,其中相位管理的难度是最大的。电流必须在相位之间均匀平衡,以避免对任一相位产生额外的热应力,并提供最佳的纹波消除。同时,必须在瞬态期间快速添加或移除相位,以最大程度减少输出电压偏移,这就需要更复杂的控制器。另外,额外的相位也会增加 BOM 成本和 PCB 面积。

多相供电功能主要包括了功率级与控制器,TI 通过提供优化适配的智能功率级与高性能控制器共同解决多相供电设计的难点。

首先,针对高集成度的智能功率级(Smart Power Stage)产品,将电流检测功能、驱动器和 MOSFET 进行了统一封装,从而提供更高的电流检测精度,消除无源元件等。例如 TI 的同步降压 NexFET功率级 CSD95485,支持英特尔 VR12.x 和 VR13.x 的台式机和服务器,针对高功率、高密度同步降压转换器中的使用进行了高度优化。集成了驱动器集成电路和功率 MOSFET,来完善功率级开关功能。此外,还集成了温度感测功能以简化系统设计并提高准确度。

而对于控制器来说,TPS53688 是与之配合的,兼容 VR13.HC SVID 的双通道无驱动器多相(最多 8 相)同步降压控制器。具有高级控制特性(例如具有重叠脉冲的 D-CAP+ 架构)支持下冲衰减(USR)和过冲衰减 (OSR),可提供快速瞬态响应、最低输出电容和高效率。该器件还支持在 CCM 和 DCM 运行情况下进行单相运行,从而提高轻负载情况下的效率。

当 TI 控制器与 NexFET 功率级配合使用时,该总体解决方案可提供超高速度和低开关损耗。由于多相电源产品采用了数字方案,支持 PMBUS,可以通过 GUI 图形界面进行修改与调整,相比模拟方案设计和调试更加灵活。

简化数据传输设计

PCIe 是目前用途最广泛的数据交换总线,由于 PCIe 担负着数据交换的重要作用,因此其标准升级也是最快更迭的。然而,PCIe 的高速信号在通过长的 PCB 走线或线缆进行传输时,面临着保持信号完整性的重大挑战,客户一方面需要选择低损耗的材料,另外则需要信号调节元件以改善传输路径,在 PCle 4.0 中,信号调节功能首次被直接写入到基本 PCle 规格中。

TI 提供了 Redriver 和 Retimer 两类产品,并且具有 Pin to Pin 兼容的特点,可根据用户具体应用需求而灵活选择。

DS160PR810 是一款高性能八通道 PCIe 4.0 Redriver,支持 16 Gbps 的标准 PCIe 数据速率。它用于扩展高速 PCIe 串行链路的范围和稳健性。具有可编程性,能够实现最大限度的灵活性并提高通道的总体性能。

简化运维

数据中心必须维持关键操作和数据传输,随着数据中心的功率越来越大,对系统可靠性的挑战也越来越大,因此备用电源是必需的。电源多路复用电路可以在主电源轨和备用电源轨之间做出自动选择或切换。TI 的负载开关和 eFuse 产品组合为用户提供了灵活的电源多路复用解决方案。TI 的 eFuse 产品系列符合 UL 2367 和 IEC 62368-1 安全认证,最大支持电流可高达 70A。

而相对于离散的保险丝PTC 不同,eFuse 具有更准确的电流限制,响应速度更快,并且可以在没有用户干预的情况下恢复,因此非常适合数据中心的远程维护需求。可广泛应用于电源轨、硬盘、风扇和 PCIe 外设等保护,从而大大提升了系统的可靠性。

TPS25982 是具有精确负载电流监测和可调节瞬态故障管理功能的 2.7V 至 24V、2.7mΩ、15A eFuse。可以通过区分瞬态事件和实际故障来智能地管理过流响应,从而允许系统在线路和负载瞬变期间不间断运行,而不会影响故障保护的稳健性。该器件可配置为在故障关闭后保持闭锁或自动重试,这使远程系统能够自动从临时故障中恢复,同时确保电源不会因持续的故障而无限期地承受应力

除了痛点,还有什么?

为了更好地支持中国新基建大数据中心的发展,TI 正在尽可能为服务器系统提供更为全面的解决方案,除了上述几项产品之外,包括 TI 第二代 GaN 器件、单向负载电源、中低速 I2C 扩展、温度传感器电流传感器等,方便客户一站式选择,简化用户设计、采购、备货等方方面面。

同时,TI 在中国有北京,上海,深圳三个研发中心,TI 和国内主流的 OEM 服务器商都有合作,同时也与国内外主流的 ASIC 供应商合作,开发适合的供电系统参考设计。

移动互联网时代带来数据的激增。都说数据是数字时代的石油,那么大数据中心就相当于炼油设备,从中挖掘出更多服务信息技术以及数字社会的价值。

如今 TI 已深耕中国 35 年,在数据洪流到来之时,TI 始终如一通过提供齐全的模拟和嵌入式产品、强大的本地制造研发能力、遍布全国的产品分销及销售网络,帮助中国数字新生代的开拓者们解决难题与挑战。

近期,TI 也携手台达,为数据中心开发设计高效、高功率的企业用服务器电源供应器 (PSU)。

原文标题:TI 芯科技赋能中国新基建之大数据中心:大数据中心的痛点,竟能如此解决?

文章出处:【微信公众号:德州仪器】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
责任编辑:pj

原文标题:TI 芯科技赋能中国新基建之大数据中心:大数据中心的痛点,竟能如此解决?

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    oelectronics STNRGPF02和STNRGPF12因数校正 (PFC) 数字控制器设计用于交错PFC升压拓扑,适用于大功率应用。STNRGPF02提供传统的涌入电流控制,通过基于继电器和限制器电阻器的机械解决方案来实现。STNRGPF12具有数字涌入电流控制功能,通过基于可控硅整流器的固态解决方案来实现。两款器件均可驱动多达2个交错通道。 STNRGPF02和STNRGPF12 PFC数字控制器在基于混合信号(模拟/数字)架构的应用中以固定频率在CCM中工作,具有平均电流模式控制。 这些控制器可通过专用软件工具 (eDesignSuite) 进行配置,以匹配各种特定应用。该工具可生成完整的原理图,其中包括完整的材料清单和最终二进制对象代码 (FW),可下载至IC。 特性 2个交错通道升压PFC 固定频率CCM平均电流模式 半数字架构 集成浪涌电流限制器功能 过流和热保护 软启动 切相功能 高工作频率 轻松集成其他应用 灵活的设计定制,可满足特...
    发表于 10-29 12:07 ? 239次 阅读
    STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 数字控制器

    HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

    oelectronics HVLED007电流模式PFC控制器采用特殊电路(输入电流整形器),支持高PF准谐振反激转换器从电源线中获取理论上的正弦输入电流。该IC具有一个控制输入,用于由光耦合器的光电晶体管驱动,以关闭二次侧稳压的隔离控制环路。然而,通过添加简单的外部电路,它也可用于关闭一次侧稳压的电压环路。 HVLED007具有各种保护特性,可处理过载、短路和过压情况。推拉输出电路输出级具有600mA拉电流和800mA灌电流能力,适用于大型MOSFET驱动器。得益于推拉输出电路级以及其他特性,该器件成为非常适合用于符合EN61000-3-2标准的SMPS(高达100W)的低成本解决方案。 HVLED007 PFC控制器是室内和室外固态照明应用的理想选择,具有低至-40°C的扩展工作温度范围,并可保证电气规格。 特性 对反激式PFC前置稳压器进行转换模式(准谐振)控制 专有的输入电流整形器,可实现最小的线路电流THD 用于隔离反馈和光耦合器驱动的控制输入 输出过压保护 过载和短路保护 低 (&le...
    发表于 10-28 15:08 ? 169次 阅读
    HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    MAX25612高压LED控制器是一款单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。这些应用包括远光灯、近光灯、日间行车灯 (DRL)、转向指示灯、雾灯和其他LED灯。该器件的输入电压范围为5V至48V,可以驱动一个LED灯串,最大输出电压为65V。MAX25612是完全同步型器件,适合需要同步整流的升压和降压-升压应用,可提供大于90%的效率。 MAX25612可检测LED灯串高侧的输出电流。需要进行高侧电流检测,以防止输出端到接地或电池输入端发生短路。该器件也是用于驱动LED的最灵活方案,支持升压、高侧降压或降压-升压模式配置。PWM输入提供高达5000:1的LED调光比,ICTRL输入在MAX25612中提供额外的模拟调光功能。MAX25612还包括一个FLT标志,用于指示灯串开路、灯串短路和热关断。MAX25612还支持内置扩频调制,以提高电磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地减少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的宽输入电压范围和+65V的最大升压输出 集成pMOS调光FET驱动器 用于模拟调光的ICT...
    发表于 10-28 14:57 ? 230次 阅读
    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

    oelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板设计用于演示HVLED002控制器。HVLED002控制器管理主要由D1、L1和Q1组件组成的反向降压电路,能够提供大约700mA作为最大LED负载电流。外部0V至10V信号专门用于管理调光输出LED电流(最大值的1%至100%),具有模拟 (100%至10%) 和PWM (10%至1%) 控制功能。需要15V辅助电压才能为HVLED002控制器上电。 特性 VIN - 48VDC至60VDC;VAUX - 15VDC输入电压 LED输出电压:24VDC至48VDC LED输出电流:700mA(最大值) 调光:1%至100% 低于50mW(60VIN时)直流无负载 效率 满载:>97% >95%(负载超过20%时)(模拟#...
    发表于 10-21 11:24 ? 181次 阅读

    EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS双路全桥驱动器 PWM电流控制器评估板

    发表于 05-20 23:05 ? 245次 阅读

    STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A数字控制器100瓦LED路灯照明评估板

    STLUX385A数字控制器 高效率(92%) 初级侧控制 高达100瓦上(100伏,1 A或0.5 A 200 V) 适于LED连接单个隔离输出 宽输入电压范围:90 V至265 V AC 在STEVAL-ILL066V2评估板是一个完整的和可配置的解决方案,有效地控制使用STLUX385A数字控制器的单个,可调光,高亮度LED串。
    发表于 05-20 23:05 ? 234次 阅读

    ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

    型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 用户的ROM 390千字节 用户RAM的6个字节 2千字节NESCRYPT RAM的 48个字节用户EEPROM,包括128个字节的用户OTP区的 30年的数据保存在25℃下 在25℃下500000次擦/写 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 工作温度:-25°至+ 85°C 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 FIPS PUB 197兼容的AES加速器 使用看门狗和中断3个8位的定时器能力 ST23L48A设备是串行存取微控制器定制设计的用于安全智能卡应用程序。...
    发表于 05-20 22:05 ? 250次 阅读

    ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

    特性 增强型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 390个字节用户ROM 6字节用户RAM 2千字节NESCRYPT RAM 48个字节用户EEPROM包括128个字节的用户OTP区: 30年的数据保存 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 硬件安全增强DES加速器 与看门狗和中断能力三个8位定时器 3V和5V电源电压范围 外部时钟频率高达10 MHz 高性能 CPU时钟频率高达29 MHz的 省电待机状态 联系分配与ISO / IEC兼容:通过提供7816-3标准 异步收发器(IART),用于高速串行数据支持(ISO / IEC 7816-3和EMV?兼容) ESD prote ction大于5千伏(HBM)用于接触焊盘和4千伏用于非接触垫 接触设有 与ISO / IEC 14443个类型B标准的要求 13.56MHz载波频率 RF帧至多512字节 RFUART(RF通用异步收发器)高达848千位/秒 0.5千字节专用RFUART RAM BPSK - NRZ负载调制(卡到读取器) 8%至14%幅度调制的接收(读取器到卡)作为最小的范围 通过CPU的时钟频率高达设置到29兆赫加上时钟频率增强的RF性能分频器 安全性...
    发表于 05-20 22:05 ? 341次 阅读

    STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

    ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
    发表于 05-20 20:05 ? 396次 阅读

    PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器?

    尔? VR13 6 + 1相紧凑数字控制器 VR13符合25MHz的SVID总线rev.1.7 高性能数字控制回路(数字STVCOT?) 专有自动调谐技术 通过PMBus的完全可配置的? AutoDPM - 自动动态相位管理 远程感; 0.5%Vout的精度与校准 使用校准 在PM6776是被设计为功率英特尔VR13处理器的高性能数字双控制器电流监测信号:所有所需的参数是通过PMBus的?接口编程。
    发表于 05-20 19:05 ? 426次 阅读

    EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

    的单IC应用板专用于VNH7070AY 提供电连接和热散热,易于成型 EV-VNH7070AY为您提供了一种简单的方法,以ST的VIPower M0-7 H桥驱动器连接到现有的原型电路。该评估板自带预装配有VNH7070AY H桥。电气元件的车载最小设定(作为用于设备数据表建议)使用户能够直接连接的负载,在电源与所述微控制器在没有外部部件的设计和连接的任何额外的努力。
    发表于 05-20 18:05 ? 228次 阅读

    STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

    4个STPMs计量 用于保存参数EEPROM支持(可选) USB虚拟Com端口(VCP),用于支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用于通过USB发送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32处理程序和驱动程序支持基于立方MX 使用STPM3x和STM32F407装置中的固件实现的三相应用的开发。它已经开发了基于STM32F407VGT与EVALSTPM32接口的STM32F4发现套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
    发表于 05-20 15:05 ? 177次 阅读

    STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

    包STM32微控制器ARM ?皮质? -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube开发框架 在其他STM32平台便携式 基于RS-485通信的PC接口 通信层用于交换主站和传感器节点 传感器配置和传感器数据采集 快速傅立叶变换(FFT)运算,以评估振动谱 此试剂盒包括用于一个完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1评估板,以促进在配置中,数据交换和处理方面的系统管理。它是基于STM32CubeHAL库,并使用功能强大的STM32CubeMX工具来配置微控制器和更新而不会丢失数据的创建工作区。...
    发表于 05-20 15:05 ? 226次 阅读

    STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

    固件实施例来构建应用程序状态监测和预测性维护基于三维数字加速度计,环境和声学MEMS传感器 中间件包括算法为先进的时间和频率域信号处理振动分析 可编程FFT大小(512,1024或2048点) 可编程FFT平均和重叠 可编程窗(平顶,汉宁,汉明) 速度RMS均线,加速度最大峰值 中间件集成麦克风算法: PDM到PCM 声压 音频FFT 固件包STM32F469AI开发了在不同的微控制器系列便于携带 PC数据监视通过任何游离终端模拟器 示例示范固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口评估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT状态监测固件配置成与STSW-IDP4PREDMNT相互作用,并且允许经由STM32MP157C-DK2网关数据上传至云。 在固件包旨在帮助您开发基于状态监测的工业预测性维护解决方案。...
    发表于 05-20 14:05 ? 92次 阅读

    STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型?电源适配器发货

    包与应用实例的二进制为STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型?电源输送适配器。 应用固件基于所述认证X-CUBE-USB-PD软件设计的ARM ? 32位皮质? -M0 STM32F051 MCU和PD3.0认证STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW软件包被设计为支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源输送适配器参考设计。
    发表于 05-20 13:05 ? 188次 阅读

    STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

    62A IO-Link通信收发器装置IC集成在STEVAL-IOD003V1评估板的管理驱动程序层 GPIO和IRQ的配置 用于接收和发射I / Q信道控制 故障中断处理 用于控制L6362A设备 易于在不同的微控制器系列可移植性示例应用程序,这要归功于STM32Cube 自由的,用户友好许可证条款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1评估板它集成了L6362A IO-的评估软件链路收发器设备。
    发表于 05-20 13:05 ? 169次 阅读

    EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

    压范围:90至265 VAC 最小线频率(f →):47赫兹 稳压输出电压:400伏 额定输出功率:100W 最大2F →输出电压纹波:20 V峰峰值 保持时间:10毫秒(V DROP 后保持时间:300 V) 最小开关频率:40千赫 最低估计效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高环境温度:50℃ PCB类型和大小:单面为35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的过渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,宽范围的电源输入,PFC预调节器适用于镇流器,适配器,平面屏幕显示器,并且所有具有SMPS以满足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法规。...
    发表于 05-20 12:05 ? 285次 阅读

    STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

    RS232端口连接与微控制器 自动COM连接 L9177A SPI寄存器读取和写入 能够生成可编程durationactuations 可能性控制L9177A并行致动。 在STSW-L9177A是一个图形用户界面(GUI),其允许以初始化并通过SPI协议改变参数控制EVAL-L9177A评估板,管理并行PWM输入和读出的输出。该L9177A GUI已经使用Labview的开发和其使用,如微控制器接口,在SPC56M发现板。
    发表于 05-20 12:05 ? 399次 阅读
    她的小梨涡完整版免费阅读