快速增長的數(shù)字宇宙中的服務(wù)器電源

　　3 48等于新的12

　　48V配電設(shè)計在一些重要方面不同于超過配電方案操作潛力的12V系統(tǒng)。最值得注意的是，48V配電系統(tǒng)可以用一個400V/480V三相整流器來替代PDU變壓器和銀盒(原理圖示例如圖2所示)。一個現(xiàn)代整流器可產(chǎn)生約3%的總諧波失真，且很少超過5%，即使是在輕負載條件下。整流器數(shù)目的減少(由于較高的單位功率)和線路電流所消耗的本來就較低的諧波含量，導(dǎo)致系統(tǒng)級電流波形諧波要低得多。

　　服務(wù)器運營商可以充分利用現(xiàn)有400V/480V三相AC至48V DC設(shè)備的規(guī)模經(jīng)濟，這些設(shè)備已在電信和其他48V應(yīng)用中廣泛使用。一個典型10kW單元僅需2U(89 mm)的機架高度，即可提供≥97%的轉(zhuǎn)換效率和<5%的總諧波失真。相比之下，400V/480V三相到12V整流器是不實用的，因為它有非常高的電流輸出。

　　導(dǎo)通損耗和導(dǎo)線尺寸的實際限制限制了電力可以經(jīng)濟地傳輸，例如基于12V機架的系統(tǒng)達到約5kW;使用相同輸電基礎(chǔ)架構(gòu)的48V配電可以提供20kW——足以從一個三相整流器為整個服務(wù)器機架供電。

　　消除了機架中單相AC的DC配電戰(zhàn)略還簡化了電池備份的實現(xiàn)：電池組不需要通過一臺UPS逆變器來升頻轉(zhuǎn)換(up convert)，進而驅(qū)動AC-DC轉(zhuǎn)換器。相反，48V備用電池可以通過一個管理轉(zhuǎn)換、電池充電、電池監(jiān)測和狀態(tài)報告的最小控制界面來驅(qū)動IT負載。

　　日益轉(zhuǎn)向48V配電要求系統(tǒng)設(shè)計人員重新思考自己的板電源(board-power)策略。有幾個可以考慮的選項，不過也有一些比12V設(shè)計使用的選項更簡單和尺寸更小。一個例子是Vicor的符合48V英特爾VR12.5標準的參考設(shè)計，它可以消除一個中間轉(zhuǎn)換級。Vicor的方法避免了多相位轉(zhuǎn)換拓撲結(jié)構(gòu)，從而減少了元件數(shù)量，并有助于在流行的36~60V電信電壓范圍實現(xiàn)直接連接電源(包括備份)。元件數(shù)量的減少和更小的儲能要求允許設(shè)計人員讓電源傳送電路(power train)更靠近處理器，進而降低與PCB走線長度大致成正比的損耗和寄生電感。

　　對于處理器和內(nèi)存之外的板上負載，單級降壓預(yù)計將實現(xiàn)整個服務(wù)器板的48V配電。隨著越來越高的功率密度需求，散熱設(shè)計成為了一個日益受到關(guān)注的問題。封裝技術(shù)，如Vicor的轉(zhuǎn)換器級封裝(Converter housed in Package，ChiP)平臺兼容了雙面冷卻，可以簡化熱-機械設(shè)計。

　　4 小結(jié)

　　總體而言，48V配電設(shè)計比12V方案使用的材料更少，需要的銅更少。利用Vicor的符合48V英特爾VR12.5標準的解決方案，也避免了使用電解電容器。凈效應(yīng)是更高的可靠性、更好的可擴展性和更高的功率密度。

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