数据中心下一代电源解决方案可提高效率，第6部分

数字电源

数字电源架构对数据中心至关重要。借助数字化、可配置和完全可编程的电源控制器，数据中心电源解决方案具有灵活性、效率和集成性，可满足动态系统需求。对不断变化的负载条件的快速适应性反应将大大提高数据中心的效率。由于功能强大的高速处理器需要以不同的时间间隔提供峰值功率，因此只有数字电源能够快速响应动态的高电流需求。

数字电源设备支持多种电源拓扑结构，因此能够通过使用高分辨率相位、频率和占空比控制算法来提供精确的波形控制。

数字电源系统可以控制机架中每台服务器的配电，并能够监控和报告该机架中每个服务器刀片的操作。通过在服务器电源架构中实施数字电源，可以提高整体服务器电源的准时性和效率。

我们已经看到 CUI 最近与 VPS 保持一致，以提供包括软件在内的完整数据中心电源管理解决方案。现在让我们看看其他一些软件解决方案，它们结合了数据中心电源解决方案的最佳硬件和软件。

首先，我们有伊顿最近推出的 Intelligent Power Manager™ 软件版本 1.52，它可以与VMware vRealize® Operations™平台集成。这种集成允许查看和管理电源和设备，例如不间断电源系统 (UPS) 和配电单元 (PDU)，并分析电源容量规划和工作负载布置。

该系统支持预测分析功能和智能警报，以在其电力系统上实施预防性维护或维修服务。

数据中心运营商现在可以更好地控制支持其 IT 基础设施的 PDU。他们可以使用智能电源管理器软件打开或关闭 PDU 插座并重新启动插座，以提高可靠性。该平台为在发生电源或环境事件时管理操作和警报提供了更高的粒度，并将提供对警报原因的更多见解，以便操作员能够立即采取精确的行动。

氮化镓

结合数字电源支持几乎任何电源拓扑的能力，同时提供高分辨率时序控制能力，可以实现氮化镓 (GaN) 等新型电源元件，从而实现更高的开关频率、更低的开关损耗和更高的功率密度和零反向恢复。

在 Efficient Power Conversions 的DC-DC 转换器手册中，作者 David Reusch 和 John Glaser 评论说：“我们的第一个挑战是如何继续改进电源转换系统，以跟上计算能力的快速提高和对高效数据的需求中心?”

Efficient Power Conversion 的 Alex Lidow 告诉我们，“随着谷歌等主要服务器制造商重新审视板载电源架构，提高效率、减少电路板空间和降低成本的主要候选者是直接从 48 V 变为负载电压( 1.8 或 1V)。这可以通过硅 MOSFET 实现，但复杂性更高，成本更高。借助 GaN，由于具有卓越的开关速度和更小的占位面积，您可以使用更简单的拓扑结构，以更小的占位面积和显着降低成本实现相同或更高的效率。”

有关 EPC 的 David Reusch 在 APEC 拍摄的关于这两个 48V 负载演示板的精彩视频，请参阅下面的视频。该视频对这两个演示进行了很好的概述。

来自 TI的方案，单级、隔离、600 kHz、48 V 至 1.0 V、40 A、效率 90 – 92% 、带电流倍增器整流器的硬开关半桥。初级侧功率级是 LMG5200：80 V/18 mΩ 功率级，基于 GaN 的半桥集成驱动器;次级端同步整流器是 EPC2023：30 V/1.3 mΩ eGaN® FET;使用 TPS53632G：具有 I2C 控制的降压无驱动控制器

德州仪器 (TI) 在 APEC 2016 上展示了TPS53632G，这是一款针对 48V 至 1V PoL 应用中的 GaN 进行了优化的模拟控制器!与 TI 的 80V LMG5200 GaN FET 功率级配合使用时，TPS53632G 控制器可切换至高达 1MHz，以最大限度地减小磁性元件尺寸并减少整体电路板空间。LMG5200 专为该控制器设计，可通过 48V 至 1V 转换实现高达 92% 的高频和效率。

我等待智能软件的下一代效率改进，甚至可能达到人工智能 (AI) 的水平，但在近期，我看到数据中心将朝着 400V 的方向迈进，并实现更高水平的效率改进。我预计 GaN 将在未来在这些设计中发挥更大的作用。

我们需要开始减少对水冷和空调的需求，这也将大大提高运营成本和拥有成本，并缩小数据中心的规模和占地面积。

Google 对数据中心充满挑战的世界有一个很好的看法，在这个Planet Analog 幻灯片中可以鸟瞰数据中心是什么以及它的样子。您也可以在此处通过 Google 的数据中心进行虚拟导览。谷歌对数据中心的处理效率进行了一系列令人印象深刻的创新设计改进。