数据中心下一代电源解决方案可提高效率，第4部分

意法半导体解决方案

与 Vicor 架构非常接近的第二大解决方案是创新的 ST Microelectronics 解决方案。

IPG 工业和电源转换市场总监 Paolo Sandri 在 2016 年 APEC 上透露，ST 拥有独特的完全隔离、谐振、单级直接转换，从 48V 直接到 CPU/DD/ASIC/POL，完全符合英特尔 VR13 和 VR12.5 规范(英特尔无需豁免)，以及一个完全可扩展的解决方案，能够管理多达 6 个具有动态单元脱落和脉冲跳跃的交错单元。他们的设计团队声称实现了最低的噪声谐波含量和最佳的信号完整性(由于在初级和次级侧使用零电流和零电压开关 (ZCS/ZVS) 的谐振操作)，他们声称这是行业领先的。

设计人员已经实现了一个非常好的次级侧波形，与传统的方波不同，它具有硬边以及它带来的振铃和谐波内容包袱。他们设计了一个巧妙的半正弦波形，与 ZVS/ZCS 一起确保了非常低的噪声和尽可能靠近处理器的能力而不受干扰影响。

请记住，这种架构很容易适应和扩展，以适应正在讨论的数据中心效率改进的下一个可能的未来步骤：到处理器的 400V 直接转换总线。

STMicroelectronics 的 48V 至 0.5-12V 架构由其 STRG02 组成，这是一款具有 ZCS/ZVS 功能的单线控制同步整流器。它们还具有全桥驱动器STRG04，在恒定相移控制中具有用于零电压操作的可编程预测控制。最后，他们的 STRG06 是一款多相谐振恒定导通时间数字控制器，可支持多达 6 个交错转换器(根据负载请求自动开启/关闭)电压在 0.5V 至 12V 之间。STMicroelectronics 的隔离式 48V 至 0.5V-12V 系统架构。这种架构实际上是一种混合结构：谐振隔离输入端和负载处的电流倍增器。

该解决方案具有 160W/in 2的功率密度以及我认为对数据中心应用至关重要的一种用于自适应控制的数字电源功能。为此，该系统采用 PMBus 进行遥测和自动调整。

他们新的谐振拓扑允许使用 Pskip 和动态单元管理进行能量比例管理。该架构是完全可扩展的(此设计的一个非常好的特性)，因此转换器可以根据负载需求进行并联和交错。它们在连续电流模式 (CCM) 和非连续导通模式 (DCM) 下具有变频控制。

另一个不错的功能是当负载增加时谐振转换器的瞬时开启能力。

STMicroelectronics 的设计人员仔细考虑了这种多功能解决方案，它将成为未来提高数据中心效率的关键因素。

他们还有一个非常好的符合 Intel VR13 的参考设计。 STMicroelectronics Intel VR13、165W CPU 供电参考设计。此设计中有 4 个电池，峰值效率为 93%。

还有其他 54V 至 12V@500W 和 54V 至 3.3V@150W 以及 54V 至 1.21V@50W 的参考原型板，峰值效率为 93.8%，可能适合其他领域的数据中心。由于 Gerber 文件的可访问性，这些对于设计师来说可以通过稳健的设计更快地进入市场。

CUI 设计和软件支持

CUI Inc. 为数据中心采用了一种决定性的电源方法，它与软件定义的电源密切相关，我一直认为这是数据中心电源的关键要素。今年我在 APEC 时，我会见了 CUI 的 Mark Adams，他们宣布与软件定义的 Power ®公司 Virtual Power Systems (VPS) 就硬件开发达成有限的排他性协议。两家公司将合作为数据中心的高效电力基础设施设立新标准。

CUI 计划设计、制造和分发将采用 VPS 解决方案的 ICE(能源智能控制)系统的硬件组件。ICE Block 硬件通过 ICE 平台进行管理和控制，ICE 平台是由 VPS 开发的紧密集成的软件套件。VPS 声称，ICE Block 将使数据中心运营商的电力和服务器利用率翻倍，降低成本，并大大提高可用性。

这种伙伴关系很重要，因为它是创建更大的软件定义电源生态系统的第一步，从板级到系统级，最终创建一个更智能、更高效的数据中心基础设施。

第一个 ICE Block 目前正在开发中，最初的原型安装将在 2016 年晚些时候进行。

团队认为，在现有数据中心中，他们设想通过组合 ICE 系统将电力成本降低 15-25%，同时避免 40-60% 的传统资本支出投资。这种新基础架构的另一个关键优势是，它将使数据中心能够通过一种解决方案继续其积极的增长路径，该解决方案可以在几天内完成安装和初始化，而传统方法需要几个月的时间。数据中心运营商可以立即体验到运营灵活性、利用率和管理方面的重大改进。

在我的 EDN 文章中，我选择软件定义电源作为进入 2016 年的热门技术之一，软件定义的电源带来了现代电力系统的关键需求。