广告

使用实时MCU顺应服务器电源的设计趋势

2021-12-13 13:44:34 德州仪器 阅读:
使用实时MCU顺应服务器电源的设计趋势
随着服务器和数据中心在全球范围内的应用日益广泛,对稳定高效电源的需求越来越强烈,以应对不断增加的功耗。用电量一直快速增长,因此需要更多的集成中央处理单元、图形处理单元和加速器来提高服务器和数据中心的计算速度。应用效益的提高催生了电源装置 (PSU) 的发展,以提供高能效、快速瞬态响应、高功率密度和更大的电源容量。

随着服务器和数据中心在全球范围内的应用日益广泛,对稳定高效电源的需求越来越强烈,以应对不断增加的功耗。用电量一直快速增长,因此需要更多的集成中央处理单元、图形处理单元和加速器来提高服务器和数据中心的计算速度。应用效益的提高催生了电源装置 (PSU) 的发展,以提供高能效、快速瞬态响应、高功率密度和更大的电源容量。ppSednc

高能效

具有高能效的服务器 PSU 可通过减少功耗和更大程度提高电源到负载间的功率传输效率,降低运营数据中心的成本及其对环境的影响。这种能力使数据中心能够满足日益严格的能效标准(例如 80 Plus),在各种负载范围内实现高于平均水平的钛金级能效,并向环境排放更少的二氧化碳。ppSednc

快速瞬态响应

在服务器电源应用中,具有快速瞬态响应有助于在不断变化的负载和输入瞬态情况下,实现稳定可靠的系统运行。此外,系统需要满足服务器电源原始设备制造商更严格的瞬态响应规格:在 2.5A/µS 至 5A/µS 之间实现 80% 至 100% 的负载跳跃。图 1 说明了这些参数。ppSednc

ppSednc

 1瞬态响应参数ppSednc

更高的功率密度和更大的电源容量ppSednc

服务器和数据中心的功耗不断增长,因此需要更大的电源容量。通过在更小的空间内提供更大的电源容量,氮化镓 (GaN) 等电源技术可实现更小巧的电源。为了在电源系统中实现高功率密度和缩减整个系统的物料清单,使用实时微控制器 (MCU) 控制高开关频率至关重要。ppSednc

攻克服务器 PSU 的设计挑战

为了实现上述优势,服务器 PSU 制造商面临几项设计挑战,例如ppSednc

  • 实现复杂的电源拓扑,例如图腾柱无桥功率因数校正和控制算法,包括零电压开关、零电流开关、同步整流时序和具有混合迟滞控制的电感-电感-电容谐振直流/直流转换。
  • 启用实时控制性能,加快控制回路的执行。
  • 在采用 GaN 和碳化硅 (SiC) 等宽带隙功率器件时减少功耗,同时保持更高的开关频率。

为了满足服务器 PSU 系统对电源效率和功率密度不断增长的要求,实时 MCU 需具有几个关键特性,例如低延迟信号链、高脉宽调制 (PWM) 灵活性和分辨率、高控制环路速度和高开关频率。图 2 显示了一个示例 PSU 框图。ppSednc

ppSednc

图 2:具有交流/直流和直流/直流级的服务器电源典型双控制器架构ppSednc

TMS320F280039C C2000™ 实时 MCU 提供上述所有特性,还可帮助满足或减少服务器 PSU 的设计预算。它们将继续通过灵活和创新的功能改进集成的实时信号链(感应、处理和控制)。图 3 显示了 F28003x 系列。ppSednc

ppSednc

图 3:F28003x MCU 扩展了 C2000 实时 MCU 产品组合ppSednc

高精度检测

F280039C MCU 通过其集成式模拟元件(包括多个可灵活管理转换启动、具有 11 个有效位数和一个后处理块的 4MSPS 模数转换器),实现了服务器PSU的高能效和快速瞬态响应。MCU 还集成了具有优化电源控制功能的快速模拟比较器,例如消隐、延迟跳闸、峰值电流模式控制和斜率补偿,可实现精确的功率转换。ppSednc

高性能处理

F280039C 基于 32 位数字信号处理器架构并结合了控制律加速器,可提供超过 240MIPS 的实时性能,具有浮点单元和三角函数加速器等特性,可实现更高的功率密度和高瞬态响应,能够处理复杂的时间关键型计算。ppSednc

灵活的高分辨率控制

在大功率服务器 PSU 系统中,即使在高频下,实现更大的电源容量并保持相位间同步也至关重要。F280039C 提供 150ps 分辨率的 PWM 通道,具有谷底开关、延迟跳闸、死区时间调整和全局重新加载等功能,可以精确控制复杂的电源拓扑和控制算法。集成的可配置逻辑块进一步增强了 PWM 的灵活性,并无缝衔接 GaN 技术来实现高功率密度。ppSednc

C2000 实时 MCU 在服务器 PSU 系统中的其他优势

除了电源管理和快速实时控制的趋势外,F280039C MCU 还可以满足服务器 PSU 的几项其他热点要求:ppSednc

  • 实时固件更新可以在不中断电源的情况下无缝切换到新固件,并通过具有多个闪存选项的多组型号和更快的闪存组擦除时间,更大限度降低软件开销。
  • 通信接口从 PMBus 转到控制器局域网 (CAN) 总线(以及可能的 CAN-FD),可实现更快速度、更高数据速率和可靠的主机通信。
  • 通过加密功能(例如高级加密标准、安全启动和安全联合测试行动组)实现安全性,可在这个更加互联的世界中保护代码和数据免受外部攻击,解决业界担忧。

结语

F280039C MCU 在 C2000 MCU 平台上进行了扩展,提供集成功能,可帮助您实现高级实时控制,同时降低物料清单成本。F28003x MCU 系列通过解锁 GAN 和 SiC 等宽带隙技术的全部潜力,实现了更高能效、更高功率密度以及更快响应时间,与这些技术相得益彰。简便易用的软件可加快服务器 PSU 设计人员的开发速度。ppSednc

关于德州仪器 (TI)

德州仪器(TI)(纳斯达克股票代码:TXN)是一家全球性的半导体公司,致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片,用于工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用,创造一个更美好的世界。如今,每一代创新都建立在上一代创新的基础之上,使我们的技术变得更小巧、更快速、更可靠、更实惠,从而实现半导体在电子产品领域的广泛应用,这就是工程的进步。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事。 欲了解更多信息,请访问公司网站http://www.ti.com.cn/ppSednc

商标ppSednc

所有其它商标和注册商标均归其各自所有者专属。ppSednc

  • 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”
  • 可解决工业自动化和IIoT挑战的MCU 工业自动化和工业物联网(IIoT)设计人员的性能要求不断变化。就MCU而言,他们希望获得更快的处理速度、更多的内存、更好的连接性和更多的安全功能。
  • 第三代半导体——碳化硅材料之制程与分析 SiC功率电子是加速电动车时代到来的主要动能。以SiC MOSFET取代目前的Si IGBT,不仅能使电力移转时的能源损耗降低80%以上,同时也可让芯片模块尺寸微缩至原本的1/10,达到延长电动车续航里程及缩短充电时间的功效。
  • 苹果iPhone 14 Pro、iPhone 14 Pro Max 将采用更快的 随着iPhone 14系列发布的临近,iPhone 14系列的内存供应商也被曝光。一份由DigiTimes发表的报道显示,今年晚些时候到达的"Pro"型号将配备6GB LPDDR5内存,这比当前一代的iPhone 13 Pro和iPhone 13 Pro Max都有6GB LPDDR4X内存提升了一代。
  • 国际象棋机器人Chessrobot夹断对手手指,意外还是设计缺 据悉,在7月19日的莫斯科国际象棋公开赛期间,一位7岁小男孩疑似因提前走子犯规手,意外被“对手”国际象棋机器人Chessrobot夹住手指,造成指骨骨折,该事件登上了热搜榜。该男孩是莫斯科9岁以下最强的30位棋手之一。
  • M2 Pro 和 M2 Max 或是苹果首款采用台积电3nm 工艺的 M1 Pro 和 M1 Max 最多可配置 10 核 CPU 和 32 核 GPU。借助 M2 Pro 和 M2 Max,Apple 有望突破这一门槛,为这两个领域带来更多的核心数量。目前M2 Pro相关的爆料很少,但据称M2 Max 有12 核 GPU 和 38 核 GPU。12 核 CPU 将包括 10 个性能核心和两个能效核心。
  • 中信拆了辆特斯拉Model 3,发现多个领域技术引领行业 EDN电子技术设计在6月底报道了海通国际手动拆解十万元的比亚迪“元”的详细拆解图,如今不到一个月的时间,中信证券微信公众号发表了一篇《从拆解Model 3看智能电动汽车发展趋势》的文章,文中称对特斯拉Model 3的E/E架构、三电、热管理、车身等进行了详细深入地分析,并坚定看好中国智能电动化发展趋势,引起了广泛关注。
  • 小米12S Ultra游戏性能超越iPhone 13 Pro Max?高通骁龙 高通将骁龙8 Plus Gen 1的量产交给台积电之后,其生产技术带来了许多改进,其中之一是提高了游戏性能。众所周知,Apple 的 A15 Bionic 是目前公认的最快的移动 SoC,但这一认知却被小米 12S Ultra 搭配高通骁龙8 Plus Gen 1所颠覆。
  • 电动两轮车需要什么样的MCU方案? 电机控制器作为智慧电动两轮车的“控制中心”,操控着车辆的加速、定速巡航、能量回收。在6月29日全球领先的专业电子机构媒体AspenCore和深圳市新一代信息通信产业集群联合主办的“2022国际AIoT生态发展大会-智慧两轮车分论坛”上,专注于MCU研发和生产的灵动微电子,分享了智慧两轮车需要什么样的电机驱动芯片。
  • 面向未来物联网的高密度、高可靠、高安全性的计算平台 在AspenCore举办的“全球MCU生态发展大会”上,安谋科技解决方案总监邹伟发表了“面向未来物联网的高密度、高可靠、高安全性的计算平台”主题演讲。
  • 世界上尺寸最大的芯片Wafer Scale Engine-2打破了在单 Cerebras公司售价数百万美元的“全球最大AI芯片”Wafer Scale Engine-2又有新消息,在基于单个Wafer Scale Engine-2芯片的CS-2系统上训练了世界上最大的拥有200亿参数的NLP(自然语言处理)人工智能模型。
  • 芯海:信号链MCU新标杆——SmartAnalog系列 6月17日,在AspenCore举办的“全球MCU生态发展大会”上,芯海科技高级产品经理王伟发表了“信号链MCU新标杆:SmartAnalog系列”主题演讲。
  • 爱普特:基于RISC-V内核打造全国产高可靠32位MCU 6月17日,在AspenCore举办的“全球MCU生态发展大会”上,爱普特微电子副总经理袁永生发表了“基于RISC-V内核打造全国产高可靠32位MCU”主题演讲。
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