IR数据中心电源管理方案可提供更高的效率和更低的散热

随着需要处理的数据流量越来越多，数据中心必须采用密度更高的服务器来取代原来的服务器，而高密度的服务器相应地需要智能性更强、体积更小、散热更低的电源管理方案的支持，因为它可以在各种负载条件下保持最高的功率转换效率，这不仅可节约电能和电费，以及大大降低散热管理成本，且对绿色环境的建设也是一种贡献。而国际整流器(IR)公司优化的电源管理方案正是为这一数据中心应用而量身定做的。

IR针对数据中心的电源管理方案由以下几款电源管理器件组成：1. DirectFET MOSFET；2. 电源监控芯片IR3721MTRPBF；3. XPhase相位芯片IR3507MPBF；4. XPhase控制芯片，包括IR3514MPBF和IR3502MPBF。由这些器件构成的电源管理方案具有功率密度较大、灵活性更高、双面冷却、实时功率监控等诸多特性。

DirectFET功率封装是突破的表面贴MOSFET封装技术，该技术可以有效地减少与封装相关的损耗，使设计师能够开发出满足最新一代高性能处理器需要的电源系统。与标准塑料分立封装相比，DirectFET的金属罐构造具有双面散热功能，因而可有效将高频DC/DC降压式转换器的电流处理能力增加一倍。采用该封装可以使MOSFET元件数目减少了60%，并节省50%的电路板空间；它还可以使MOSFET的工作温度降至50℃，从而提高了可靠性。DirectFET MOSFET产品族与20V和30V的同步降压转换器芯片组相匹配，而对于30V还能够用于高频率工作。

IR3721MTRPBF是IR于2008年三月份推出的多功能输出功率监控芯片，可用于笔记本电脑、台式电脑和节能服务器应用的低压DC/DC转换器。IR3721在65℃的精度为2.5%，利用IR专利的TruePower技术精确捕捉动态功耗信息。与其它功率监控集成电路相比，IR3721可在稳压器输出/负载侧监测动态功耗，显着改善其动态功耗测量精度。TruePower技术可避免动态误差，而采用独立的A/D转换分别监控动态状态下的电压和电流的其它解决方案的动态误差可造成超过30%的整体误差。IR亚太区高级销售副总裁曾海邦表示："通过监测瞬态功率，功率系统可以在任何给定点及时准确预测系统散热。有了这个智能功能，功率系统可以管理负载的电气特性，限制其功耗并提前建立正确的冷却条件，这样负载就不会离开它所需的散热包络，优化了吞吐量，从而提高了性能。"

IR公司优化的电源管理方案就可以为数据中心应用提供行业标准的效率和性能，该方案具有功率密度较大、灵活性更高、双面冷却、实时功率监控等诸多特性。

XPhase是IR公司开创性的多相解决方案，它克服了目前固有多相结构中的缺点，把多相设计的简单性、扩展能力及性能提升到更高的水平，并提供了前所未有的灵活性，实现了在相位、电流、频率、效率、尺寸和成本之间的平衡。IR3514MPBF、IR3502MPBF以及IR3507MPBF是IR最近推出的XPhase控制和相位芯片。其中IR3502适用于英特尔VR11.0和VR11.1处理器，而IR3514适用于AMD PVID/SVID处理器。

IR3502能够为任意数量的IR XPhase相位IC提供整体系统控制和接口，每个XPhase相位IC可驱动并监控一个相位。IR3502的主要功能包括提供0.5%整体系统设定值精度和菊花链式数字相位时序，无需外部元件，也能达到准确的相位交错。IR3502和IR3507相位IC结合，可提供功率状态指示器(PSI)功能，以改善稳压模块(VRM)的轻负载效率。IR3502包括许多系统保护功能及高度可编程能力，例如能够把时钟振荡器频率由250kHz设置为9MHz，从而把每相位开关频率从250kHz提高至1.5MHz。IR3502具有30MHz宽带宽和10V/us快速转换率的高速误差放大器，它还改善了压降能力，有助于减少可能需要的外置热敏电阻。IR3514使设计师无需改动主板就能够从AMD处理器要求的PVID迁移到SVID。配合IR3507相位IC，IR3514可以提供与IR3502一样的功能。

相位芯片IR3507具有PWM斜率的自校准功能，具有7V/2A栅极驱动器、相位故障检测器、电流检测放大器和电流共享放大器。另外，它能够产生跟温度成比例的电压信号并反馈给VRHOT比较器，由此来监测过温。其它的特殊功能包括集成靴带式(boot-strap)同步PFET、支持低损耗的感应器电流检测、可编程前馈电压模式控制、单线双向平均电流共享总线等。它与控制IC通过三线模拟总线连接，通过省却控制器和相位芯片间的点对点布线而缩短了彼此的互连，使寄生参数最小化，每相位仅需四个外围器件，印刷电路板设计更简单。

由这些控制芯片和相位芯片构成的新型XPhase芯片组可提供丰富功能和灵活的方式，以实现完整的英特尔或AMD微处理器电源解决方案，它们与IR公司业界领先的电源监控芯片和DirectFET MOSFET器件一起组成了高密度服务器电源解决方案，为越来越繁忙的数据中心助一臂之力。


作者：Albert Liu 《电子系统设计》