MPS 电源模块如何聚焦于大电流与多输出应用场景

[导读]5G 通信技术的迅速普及，更是为万物互联与智能世界奠定了坚实的基础。承载云计算应用的各类型数据中心与私有服务器对于数据处理的需求与速度更是到达了前所未有高度。

近年来，人工智能与大数据产业的创新和发展速度惊人。5G 通信技术的迅速普及，更是为万物互联与智能世界奠定了坚实的基础。承载云计算应用的各类型数据中心与私有服务器对于数据处理的需求与速度更是到达了前所未有高度。为了满足未来智能世界对于计算加速的需求，各大厂商分别推出了基于GPU(图形处理器)，FPGA(可编程逻辑门阵列)，以及 ASIC(专有集成电路)芯片的硬件加速系统。在此背景下，各类计算加速芯片与加速硬件对其供电系统的性能需求也不断升级，越来越需要 Agility (高响应)，Efficient (高效率)，Integration (集成化)， Scalable (可拓展) 的电源产品。MPS 的电源模块解决方案直击云计算加速供电系统的痛点，完美契合四大发展趋势。

MPS 电源模块聚焦于大电流与多输出应用场景，给数据中心以及硬件加速卡提供完整的电源解决方案，直指四大需求：

• 首先，MPS 独特的 COT(constant-on-time)以及 MCOT(multi-phase constant-on-time) 控制方法，可以实现大动态负载下的高速响应 (Agility)，极大地减少了输出电容的数量，减低了客户的 BOM 成本。以 MPM3695-100 四模块并联应用为例，如图一所示，对于 12V 输入，0.75V输出，0A-250A 的负载大动态切换(100A/us)，MPS 电源模块可以超快速响应，实现不超过+/-3%的输出电压偏移。MPS 电源模块的高响应速度帮助客户完美解决了各类加速芯片对于输入电压精度的高要求以及由于计算负载切换而产生的大动态电流的矛盾。

图 1：MPM3695-100 四模块并联大动态响应

(VIN=12V; VOUT=0.75V; 100A/us 切换速率;0A-250A 动态切换)

• MPS 单晶圆多路输出的芯片设计以及先进封装工艺的应用，使 MPS 电源模块在提供高效率转换(Efficient)的同时还具有高度集成性(Integration)，从而减少客户占板面积和成本。随着人工智能在多领域广泛应用，硬件加速芯片也在片内集成了更多的功能单元，如高带宽内存(HBM)，数模转换器(ADC)，加速引擎等。更高的加速芯片集成性对于供电系统的设计也提出了挑战。加速芯片中的多个功能单元需要多路电源输入，同时对于电压、电流的要求也各不相同。假如使用多个分立的供电芯片或者模块供电，会极大的增加电源部分的占板面积，使原本已经非常紧凑的加速硬件设计更为困难。为了应对以上挑战，MPS 推出了多种多路输出电源模块，采用先进封装技术集成了多路输出的功率芯片与被动元器件，提供了全集成的模块解决方案。其中，业界首款四路电源模块 MPM82504 完美地诠释了这一优势，如图 2 所示，该产品为四路25A 电源模块，同时可实现并联两路，三路，四路，也可以多个 MPM82504 模块并联，实现更灵活的输出组合。

图 2：MPM82504 四路输出可拓展电源模块，支持多路并联及多模块并联

MPS 具有多种全集成多路输出电源模块，包括双路输出、四路输出产品，为更多的应用提供了完整解决方案。图 3 展示 MPS 多路输出模块的规格，其中双路输出模块 MPM3690 系列产品有三种输出规格可选，它的双路 EN/PG 管脚可用作时序控制。四路输出模块 MPM81204 是一款双路 12A / 双路 5A 电源模块，具有高速动态响应，外部元件极其简单，非常适合 5G 信号收发器等应用。当然还有曾荣获“年度电源管理/电压转换器”称号的 MPM54304(首款带数字电源管理功能的电源模块)，以及它的升级款 MPM54504-四路 5A 电源模块等一系列优秀产品。

图 3：MPS 多路输出电源模块规格

• 多路可并联电源模块为加速芯片日益增加的电流需求提供了可拓展性(Scalable)，为不同场景下多路电源及不同电流的需求提供了单一模块的解决方案，进一步减少了客户新产品的研发成本及时间，同时可快速匹配加速芯片厂商对于不同的加速场景所推出的各类芯片。由于各个芯片对于供电电流和电压轨数量各不相同，加速硬件厂商需要针对不同的加速芯片重新设计电源方案，增加了产品研发时间和成本。为了实现加速硬件对于不同加速芯片供电方案的快速设计，MPS 推出了多款可拓展的电源模块。这样，加速硬件设计师就可以重复使用单一电源模块的设计，通过并联电源模块的多个输出或并联多个模块来实现输出电流的拓展。以 MPM3695-100 为例，该产品可以由单模块 100A 输出扩展为：双模块 200A，3 模块 300A，最多 8 模块并联 800A 输出等供电方案，以支持更广泛的系统要求。图 3 展示了该模块在 8 模块并联的应用。