历史上的今天
今天是：2024年12月13日（星期五）
2021年12月13日 | 使用实时 MCU 顺应服务器电源的设计趋势
2021-12-13 来源：EEWORLD
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。
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。
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。
图 1：瞬态响应参数
更高的功率密度和更大的电源容量
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。
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
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。
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
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。
图 3：F28003x MCU 扩展了 C2000 实时 MCU 产品组合
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。
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。
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。
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：
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。
史海拾趣
|
当我屁颠屁颠地跟在老师后面不厌其烦询问如何编写某个程序的时候，老师总是对我说先画出你程序的 控制流程序图吧。当时觉得麻烦，也就把这经验之谈当成了一阵风吹过。现在，走上了程序开发这条路 ，才知道开发之前系统的规化一下自已的思路是 ...… 查看全部问答＞ |
|
关键字：网络摄像头 网络摄像头因其体积小、重量轻、耗电省安装使用方便、价格低廉等优点，近年来在可视门铃、公共场所图像监视方面得到广泛应用。 目前，市场上价位较低的CCD黑白网络摄像头仅一百余元，而价位 ...… 查看全部问答＞ |
|
星期五和琳子姐搞定了 忆阻器 的专题。 晚上打开看了看，发现还有一些东西忘了放上去。 内容如标题所言。 其实，这也是做这个专题花费时间最多的部分：阅读两篇 ...… 查看全部问答＞ |
|
呵呵，我做了一个实验 室视频监控系统设计， 在 最后观看时 发现，在上位机上用 techview.exe 观看时可以看到视频图像，但是在IE浏览栏里输入我的ARM板的IP时（我已经安装了Java Web Start 软件），按说应该可以查看图像啦，可是网页却无法显示，这 ...… 查看全部问答＞ |
|
MSP430学习心经（一）ClockMSP430根据型号的不同最多可以选择使用3个振荡器。我们可以根据需要选择合适的振荡频率，并可以在不需要时随时关闭振荡器，以节省功耗。这3个振荡器分别为：（1）DCO 数控RC振荡器。它在芯片内部，不用时可 ...… 查看全部问答＞ |