數(shù)據(jù)中心下一代電源解決方案可提高效率，第6部分

數(shù)字電源

數(shù)字電源架構(gòu)對數(shù)據(jù)中心至關重要。借助數(shù)字化、可配置和完全可編程的電源控制器，數(shù)據(jù)中心電源解決方案具有靈活性、效率和集成性，可滿足動態(tài)系統(tǒng)需求。對不斷變化的負載條件的快速適應性反應將大大提高數(shù)據(jù)中心的效率。由于功能強大的高速處理器需要以不同的時間間隔提供峰值功率，因此只有數(shù)字電源能夠快速響應動態(tài)的高電流需求。

數(shù)字電源設備支持多種電源拓撲結(jié)構(gòu)，因此能夠通過使用高分辨率相位、頻率和占空比控制算法來提供精確的波形控制。

數(shù)字電源系統(tǒng)可以控制機架中每臺服務器的配電，并能夠監(jiān)控和報告該機架中每個服務器刀片的操作。通過在服務器電源架構(gòu)中實施數(shù)字電源，可以提高整體服務器電源的準時性和效率。

我們已經(jīng)看到 CUI 最近與 VPS 保持一致，以提供包括軟件在內(nèi)的完整數(shù)據(jù)中心電源管理解決方案。現(xiàn)在讓我們看看其他一些軟件解決方案，它們結(jié)合了數(shù)據(jù)中心電源解決方案的最佳硬件和軟件。

首先，我們有伊頓最近推出的 Intelligent Power Manager? 軟件版本 1.52，它可以與VMware vRealize® Operations?平臺集成。這種集成允許查看和管理電源和設備，例如不間斷電源系統(tǒng) (UPS) 和配電單元 (PDU)，并分析電源容量規(guī)劃和工作負載布置。

該系統(tǒng)支持預測分析功能和智能警報，以在其電力系統(tǒng)上實施預防性維護或維修服務。

數(shù)據(jù)中心運營商現(xiàn)在可以更好地控制支持其 IT 基礎設施的 PDU。他們可以使用智能電源管理器軟件打開或關閉 PDU 插座并重新啟動插座，以提高可靠性。該平臺為在發(fā)生電源或環(huán)境事件時管理操作和警報提供了更高的粒度，并將提供對警報原因的更多見解，以便操作員能夠立即采取精確的行動。

氮化鎵

結(jié)合數(shù)字電源支持幾乎任何電源拓撲的能力，同時提供高分辨率時序控制能力，可以實現(xiàn)氮化鎵 (GaN) 等新型電源元件，從而實現(xiàn)更高的開關頻率、更低的開關損耗和更高的功率密度和零反向恢復。

在 Efficient Power Conversions 的DC-DC 轉(zhuǎn)換器手冊中，作者 David Reusch 和 John Glaser 評論說：“我們的第一個挑戰(zhàn)是如何繼續(xù)改進電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以跟上計算能力的快速提高和對高效數(shù)據(jù)的需求中心?”

Efficient Power Conversion 的 Alex Lidow 告訴我們，“隨著谷歌等主要服務器制造商重新審視板載電源架構(gòu)，提高效率、減少電路板空間和降低成本的主要候選者是直接從 48 V 變?yōu)樨撦d電壓( 1.8 或 1V)。這可以通過硅 MOSFET 實現(xiàn)，但復雜性更高，成本更高。借助 GaN，由于具有卓越的開關速度和更小的占位面積，您可以使用更簡單的拓撲結(jié)構(gòu)，以更小的占位面積和顯著降低成本實現(xiàn)相同或更高的效率。”

有關 EPC 的 David Reusch 在 APEC 拍攝的關于這兩個 48V 負載演示板的精彩視頻，請參閱下面的視頻。該視頻對這兩個演示進行了很好的概述。

來自 TI的方案，單級、隔離、600 kHz、48 V 至 1.0 V、40 A、效率 90 – 92% 、帶電流倍增器整流器的硬開關半橋。初級側(cè)功率級是 LMG5200：80 V/18 mΩ 功率級，基于 GaN 的半橋集成驅(qū)動器;次級端同步整流器是 EPC2023：30 V/1.3 mΩ eGaN® FET;使用 TPS53632G：具有 I2C 控制的降壓無驅(qū)動控制器

德州儀器 (TI) 在 APEC 2016 上展示了TPS53632G，這是一款針對 48V 至 1V PoL 應用中的 GaN 進行了優(yōu)化的模擬控制器!與 TI 的 80V LMG5200 GaN FET 功率級配合使用時，TPS53632G 控制器可切換至高達 1MHz，以最大限度地減小磁性元件尺寸并減少整體電路板空間。LMG5200 專為該控制器設計，可通過 48V 至 1V 轉(zhuǎn)換實現(xiàn)高達 92% 的高頻和效率。

我等待智能軟件的下一代效率改進，甚至可能達到人工智能 (AI) 的水平，但在近期，我看到數(shù)據(jù)中心將朝著 400V 的方向邁進，并實現(xiàn)更高水平的效率改進。我預計 GaN 將在未來在這些設計中發(fā)揮更大的作用。

我們需要開始減少對水冷和空調(diào)的需求，這也將大大提高運營成本和擁有成本，并縮小數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和占地面積。

Google 對數(shù)據(jù)中心充滿挑戰(zhàn)的世界有一個很好的看法，在這個Planet Analog 幻燈片中可以鳥瞰數(shù)據(jù)中心是什么以及它的樣子。您也可以在此處通過 Google 的數(shù)據(jù)中心進行虛擬導覽。谷歌對數(shù)據(jù)中心的處理效率進行了一系列令人印象深刻的創(chuàng)新設計改進。