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

隨著需要處理的數據流量越來越多，數據中心必須采用密度更高的服務器來取代原來的服務器，而高密度的服務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，且對綠色環境的建設也是一種貢獻。而國際整流器(IR)公司優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、實時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，該技術可以有效地減少與封裝相關的損耗，使設計師能夠開發出滿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器應用的低壓DC/DC轉換器。IR3721在65℃的精度為2.5%，利用IR專利的TruePower技術精確捕捉動態功耗信息。與其它功率監控集成電路相比，IR3721可在穩壓器輸出/負載側監測動態功耗，顯著改善其動態功耗測量精度。TruePower技術可避免動態誤差，而采用獨立的A/D轉換分別監控動態狀態下的電壓和電流的其它解決方案的動態誤差可造成超過30%的整體誤差。IR亞太區高級銷售副總裁曾海邦表示：“通過監測瞬態功率，功率系統可以在任何給定點及時準確預測系統散熱。有了這個智能功能，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，這樣負載就不會離開它所需的散熱包絡，優化了吞吐量，從而提高了性能。”

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

XPhase是IR公司開創性的多相解決方案，它克服了目前固有多相結構中的缺點，把多相設計的簡單性、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AMD 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XPhase相位IC可驅動并監控一個相位。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序，無需外部元件，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，例如能夠把時鐘振蕩器頻率由250kHz設置為9MHz，從而把每相位開關頻率從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使設計師無需改動主板就能夠從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，它能夠產生跟溫度成比例的電壓信號并反饋給VRHOT比較器，由此來監測過溫。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、單線雙向平均電流共享總線等。它與控制IC通過三線模擬總線連接，通過省卻控制器和相位芯片間的點對點布線而縮短了彼此的互連，使寄生參數最小化，每相位僅需四個外圍器件，印刷電路板設計更簡單。

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公司業界領先的電源監控芯片和DirectFET MOSFET器件一起組成了高密度服務器電源解決方案，為越來越繁忙的數據中心助一臂之力。


作者：Albert Liu 《電子系統設計》