分比式电源架构模块可实现高效48V直接到PoL解决方案

中电华星电源解决方案三月 18,2016

　　中电华星：Vicor模块支持Google开放计算峰会（Open Compute Summit）发表的数据中心基础设施

分比式电源架构模块可实现高效48V直接到PoL（CPU、GPU、ASIC和DDR内存）解决方案

笔者日前在Vicor中国区授权代理商中电华星了解到，2016年3月18日， Vicor公司宣布其最新一代48V直接到PoL（负载点）电源组件。这些模块可以直接为低电压大电流的CPU、GPU、ASIC和DDR内存从48V配电母线供电，实现前所未有的功率密度、转换效率，降低系统配电损耗。由于在功率转换引擎、控制系统和模块化电源技术的进展，在2016 OCP 峰会上谷歌宣布了其推广48V服务器和配电基础设置计划，Vicor的最新48V模块被作为数据中心的标准。Vicor总裁兼首席执行官Patrizio Vinciarelli表示：“通过开发其48V服务器基础设施，谷歌开创了绿色数据中心。同时通过推进开放的48V机架标准，谷歌正在减少全球云计算电力占地面积。”

据中电华星市场人员介绍，高效、密集、具有成本效益和可靠的配电是数据中心及其他分布式电子应用的一个重要元素，例如自主驾驶车辆和LED照明设备。虽然较高配电母线电压具有一些众所周知的好处（较细的电缆和母线、较低的配电损耗、较小的存储电容器），特别是48V，不需要特殊安全预防措施，但传统功率转换方法无法高效率或紧凑地从48V母线将电源转换成CPU或GPU需要的低电压（如3.3V、1.8V和0.8V）和大电流（如95安培）。因此，CPU功率转换已习惯于依赖12V配电。不过，12V母线必须携带48V母线所携带四倍的电流，并且，因为配电损耗是电流平方的函数，在12V母线上损耗的功率可能多达48V母线损耗的16倍。由于48V母线比传统的12V方式效率更高，在一个小空间内，Vicor的从48V直接为负载点供电的产品系列有助于设计人员实现具有高转换效率、高功率密度和低配电损耗的绿色配电系统解决方案。

Vicor的最新一代48V直接到PoL模块包括Cool-Power PI3751-02升降压、预稳压器模块（“PRM”）和VTM48Kp020x电流倍增器模块（“VTM”）。PRM可接受来自48V分布式母线的输入（Vin高达55V），并产生受控的“分比式（factorized）”母线电压供给VTM；VTM输出电压为其输入电压的1/24，而电流为输入电流的24倍，传送给CPU。在负载端最高可以采用48倍的电流倍增，可以实现高的效率、高密度和宽带宽，以及独特的分比式电源属性。在需要遥测和数字控制的应用中（如CPU、GPU、ASIC和DDR4内存应用），Vicor PI3020数字控制和遥测器件可以与VTM/PRM对一起使用。PI3020的特点之一是PMBus^[a]和SVID控制接口完全支持服务器处理器电源VR13，以及针对VR12.5和VR12.0设计的向后兼容性。

PRM采用10 mm × 14 mm LGA封装的MHz ZVS降压-升压拓扑结构，可提供高达240瓦功率，效率为98％。VTM的MHz ZVS/ZCS正弦振幅转换器（“SAC”）可通过大于400 A/in²电流密度的模塑13mm × 23mm ChiP封装提供高达95安培的连续电流和高达190 A的峰值电流。

VTM具有非常低的输出阻抗，允许用户去掉负载点的大容量电容器。此外，只有大电流VTM需要靠近CPU；PRM可以放在远处。并且，传统降压稳压器解决方案需要足够的相数来处理在“加速（turbo）”或“提升（boost）”模式下工作的CPU所要求的完全瞬态电流，而VTM自己的加速模式可在长达10ms提供高达两倍的额定持续电流，从而适应瞬态CPU操作模式，而无需牺牲系统功率密度和成本。

Vicor开创了48V直接到PoL功率转换。这些最新一代产品扩展了VTM和PRM模块系列，每一代都有实质性的改进。事实上，在过去十年里，每两年Vicor将转换器功率损耗平均减少了25％，同时增加了功率密度。相比使用传统“多相”降压稳压器解决方案，分比式电源提供了卓越的效率、密度、瞬态响应和噪声性能。第三方研究最近证明，VTM的噪声频谱比传统多相降压稳压器低一个数量级。

除了其分比式电源系列PRM和VTM，Vicor的48V输入PoL产品组合包含整个调节转换器的生态系统，例如其PI35xx系列Cool-Powe ZVS降压稳压器，也适用于直接从48V母线为种类繁多的负载，以及辅助电源轨供电。在任何电源系统应用中——从分布式到集中式——Vicor的系列模块化DC-DC和AC-DC电源组件，当然还包括电源组件设计方法和PowerBench在线工具，有助于电源系统工程师快速配置和实现具有现场验证可靠性、可预见性和业界领先的性能、密度、效率和经济性的完整系统。