广告

完全可折叠的电子保险丝如何帮助满足服务器持续增长的用电需求

2022-10-31 11:44:40 德州仪器 阅读:
鉴于供数据中心和服务器使用的物理空间有限,服务器电源架构产生了高功率密度要求,即在更小的区域内提供更多的功率。提高服务器电源的效率还可以降低冷却成本。

随着数据需求的增加,服务器和数据中心的需求也在增加,因此用电需求也随之增加。行业趋势表明,2020 年每个机架的功率为 4kW,到 2025 年将高达 20kW。w4tednc

鉴于供数据中心和服务器使用的物理空间有限,服务器电源架构产生了高功率密度要求,即在更小的区域内提供更多的功率。提高服务器电源的效率还可以降低冷却成本。w4tednc

我们周围的一切都急需获得数据并由数据驱动,所有这些数据都由数据中心的服务器存储和处理,如图 1 所示。w4tednc

图 1:数据连接的生态系统w4tednc

服务器通常具有可扩展性和热插拔功能,以满足不同的处理要求并保持高系统可用性。为了实现无缝热插拔功能,服务器主板和配电板采用热插拔控制器或电子保险丝。服务器电源中的电子保险丝等元件需要提供更高电流,以满足持续增长的服务器用电要求。热插拔和电子保险丝等保护器件也需要处理高峰值电流,以便与服务器中现代微处理器的更高峰值处理能力匹配。图 2 显示了典型的服务器电源架构。w4tednc

w4tednc

图 2:典型的服务器电源架构w4tednc

以往,大功率服务器设计包括带有多个金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的热插拔控制器。但是,服务器电源和功率密度要求呈指数级增长。为了满足这些需求并简化这些设计,可考虑在服务器电源架构中使用 TPS25985(80A 峰值)和 TPS25990(60A 峰值,具有 PMBus 接口)电子保险丝。TPS25985 和 TPS25990 可分别支持 60ADC 和 50ADC,并分别具有高达 60A 和 50A 的可调电流限值。可以堆叠无数个 TPS25985 和 TPS25990 电子保险丝以实现更高的电流。w4tednc

实现高功率密度

功率密度是现代服务器电源装置 (PSU) 的一项必备要求。新一代服务器 PSU 的额定功率范围为 3kW(12V 时为 250A)。选择电子保险丝时,必须能够以更小的尺寸提供更高的电流,这一点非常重要。TPS25985 采用 4.5mm×5mm 封装,可提供 80A 峰值电流。图 3 显示了 TI 的一些电子保险丝。w4tednc

w4tednc

图 3:TI 电子保险丝的功率密度发展w4tednc

通过集成 MOSFET、电流监视器、比较器、有源电流共享和温度监视器,TPS25985 和 TPS25990 电子保险丝显著减小了印刷电路板或印刷线路板的总面积。连接多个 TPS25985 和 TPS25990 电子保险丝时,电路板显著减小,功率密度提高了数倍。图 4 显示了 TPS25985 和 TPS25990 与市场上其他电子保险丝相比的电流密度。w4tednc

w4tednc

图 4:电流和功率密度比较w4tednc

电流共享和电流监测器精度

热插拔控制器无法非常精确地控制多个并联 MOSFET 的栅极;因此,并联 MOSFET 的电流共享并不准确。精密放大器有助于实现高电流共享精度和电流监测器精度,但添加它们会增加整个解决方案的尺寸。测量 MOSFET 的内核温度具有挑战性,因此无法保障其在瞬态和稳态条件下的热保护性能。图 5 突出显示了 TPS25985 的关键引脚和功能。w4tednc

w4tednc

图 5:TPS25985 引脚排列,突出显示了主要的差异化特性w4tednc

TPS25985 和 TPS25990 电子保险丝集成了有源电流共享和直接获取 MOSFET 内核参数(电压、电流、温度)的功能,可以精确控制所有并联连接的电子保险丝栅极,并精确监测集成 FET 的内核温度。与不具备有源电流共享的电子保险丝相比,TPS25985 和 TPS25990 使设计工程师能够优化电子保险丝的数量和系统的性能。w4tednc

集成的电流监测器可使用 PSYS/PROCHOT 更大限度地提高服务器平台的计算吞吐量和电源利用率,从而改进该平台的电源管理。这些特性还有助于优化前端交流/直流电源,从而优化系统成本。此外,可调节的瞬态电流消隐计时器可通过避免干扰性跳变来提高系统可靠性和总体可用性。w4tednc

远程监控

TPS25990 为系统增加了 PMBus 接口功能。TPS25990 支持具有可调接通延迟的单命令下电上电,从而允许系统设计工程师远程对系统进行定序和复位。TPS25990 还提供黑盒功能,以相对时间戳记录其中七个事件。TPS25990 包含高速模数转换器,使用户能够绘制其选择的一个信号,充当数字示波器的作用。TPS25990 的 GUI 及其他特性不仅可以帮助设计工程师缩短总开发时间,还可以快速识别和解决通常很难重现和排查的现场问题。w4tednc

散热注意事项

服务器电源系统在宽环境温度范围(–40ºC 至 85ºC)内运行。热插拔控制器或电子保险丝会遇到更高的环境温度。因此,当小型封装产生大电流时,电源设计工程师需要关注这些器件的热性能。TPS25985 和 TPS25990 电子保险丝能够在 125ºC 的结温下工作,从而缓解了这种担忧。TPS25985 和 TPS25990 分别提供 0.59mΩ 和 0.79mΩ 的 RDS(on);RDS(on) 在工艺、电压和温度范围内的变化不大。因此,这些电子保险丝的自发热非常低,工作温度范围很广,而不会牺牲降额。图 6 显示了 TPS25985 的外壳温度。w4tednc

w4tednc

图 6:VIN = 12V、IOUT = 50A、Tamb = 25°C 时的 TPS25985 外壳温度w4tednc

结语

设计工程师可以通过在服务器电源架构中使用 TPS25985 和 TPS25990 电子保险丝来缩短开发时间和降低设计成本。电子保险丝的低 RDS(on) 降低了系统中的功率损耗,帮助数据中心实现其效率目标。 更高的功率密度提高了数据中心的处理能力,并为最终用户提供了在多个数据连接器件之间的无缝体验。电子保险丝具备更好的诊断、扩展和配置功能,可以帮助数据中心更大限度地减少停机时间,从而保持服务的连续性和为客户提供高百分比正常运行时间保证的能力。w4tednc

责编:Demi
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 用于工业物联网连接的低功耗Wi-Fi 随着各个行业实现节省成本和提高效率方面的目标后,大多数行业组织的发展迟早会聚焦在互联的关键设备、流程和终端用户上。然而,要充分发挥IIoT的价值,底层通信网络必须能满足可靠性、安全性和应变能力方面的严格要求。
  • 蓝牙技术联盟最新报告《低功耗音频:未来的蓝牙音频》 近日,蓝牙技术联盟联合ABI Research发布了最新报告《低功耗音频:未来的蓝牙音频》。报告涵盖了多方面内容,并对低功耗音频(LE Audio)的未来发展做出了预测。
  • 自热式达林顿晶体管对可构成新的气流传感器 在可用于气流检测的众多方法中,自热式热流量传感器简单、便宜、坚固而又灵敏。它们依赖于被加热传感器的空速和热阻抗之间的关系。本设计实例利用通常被认为是经典达林顿拓扑缺点的优势,将此数学关系转换成了实际电路。
  • 蓝牙技术联盟目标锁定6GHz频段,持续开发新规格项目 11月17日,负责发展蓝牙技术的行业协会蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group,SIG)发布了一项全新规范开发项目,以定义低功耗蓝牙在涵盖6GHz频段在内的未授权中频段频谱中的运作,这将大大提升蓝牙技术的性能。
  • GAA技术到底是怎么一回事? 日前,高通在2022年的骁龙峰会上发布了骁龙8 Gen2平台,这一代CPU、GPU、AI等架构大幅升级,与此同时,高通也确认会继续使用三星的晶圆代工服务,而且他们最快会在两年上使用三星的GAA工艺,虽然没有明确表态,但高通的态度印证了也许将来会使用三星的3nm GAA工艺。那么所谓的GAA工艺又是什么呢?
  • AI 超级计算机,人工智能进入企业的拐点 正如英伟达加速计算业务副总裁Ian Buck所说:“我们正处于一个 AI 进入企业的转折点。”
  • 裸机系统上的模拟调试 我承认“模拟调试”这个标题有点神秘。阅读本文后,嵌入式固件开发人员可能会遭受认知失调的困扰,但相信我,这以后会说得通的。本标题暗示的是处理MCU中被处理信号的任务。
  • 低电感电解电容器尺寸进一步缩小,同时提高工业自动化性 针对低内部电感进行优化的电解电容器有助于降低工业电源转换应用的成本,同时提高效率、性能和可靠性
  • 有助于低压测量的精密同步检波放大器设计 本设计实例提出了一种实用电路,借此就可实现同步检测,进而以高线性度和出色的抗噪性对小直流电压进行放大。在涉及电流分流器、称重传感器和热电偶等的测量中需要使用这种电路。
  • Matter智能家居连接标准发布,仍有问题急需解决 国际物联网开放标准组织CSA联盟在荷兰阿姆斯特丹举行了Matter 1.0标准发布会,现场展示了其已经兼容Matter标准的设备,包括智能插座、门锁、照明、网关、芯片平台和相关应用程序。
  • 高通5G毫米波独立组网在我国取得重要突破 近日高通技术公司宣布,在中国完成的多项技术验证中实现了稳健的毫米波性能,实现5G毫米波独立组网 (SA) 性能突破,可满足未来中国毫米波商用部署需求,为进一步推动毫米波商用部署奠定了基础。
  • AR眼镜中的显示技术:虚拟超脱想象之外,却基于现实 AR技术主要包括硬件、软件、内容和平台四个部分,在本篇文章中重点讨论的是用于主要硬件部分显示光机的光源。在进入正式内容之前,不妨先畅想一下,我们想要现实如电影中科幻的AR眼镜,应该具备什么特点?首先,在技术上要实现虚实的完全融合,其次要在外观上应与普通眼镜无异。而要达到这两点则包括了重量、人体工学、高效能等数十个因素,在这重重的困难中显示技术是关键的突破口。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了