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隨著服務器和數據中心在世界各地的應用越來越廣泛，對穩(wěn)定和高效的單片機服務器電源的需求越來越強勁，以應對不斷增加的功耗。隨著需要更多的集成中央處理單元、圖形處理單元和加速器來提高服務器和數據中心的計算速度，功耗一直在迅速增長。電力效生了電源設備(PSU)的發(fā)展，以提供高能效、快速瞬態(tài)響應、高功率密度和更大的電源容量。

  高能效

高能效服務器PSU可以降低運行數據中心的成本及其對環(huán)境的影響，從而降低功耗，提高電源與負載之間的功率傳輸效率。這種能力使數據中心能夠滿足日益嚴格的能效標準(如80plus)，在各種負荷范圍內實現(xiàn)高于平均水平的鈦級能效，并向環(huán)境排放更少的二氧化碳。

  快速瞬態(tài)響應

在服務器電源的應用中，在負載和輸入瞬態(tài)不斷變化的情況下，具有快速瞬態(tài)響應有助于實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)運行。此外，系統(tǒng)需要滿足服務器電源原始設備制造商更嚴格的瞬態(tài)響應規(guī)范:在2.5A/5/5之間實現(xiàn)80%到100%的負載跳躍。圖1顯示了這些參數。

圖1：瞬態(tài)響應參數

  功率密度更高，電源容量更大

服務器和數據中心的功耗正在增加，因此需要更大的電源容量。氮化鎵(gan)和其他電源技術可以通過在更小的空間內提供更大的電源容量來實現(xiàn)更小的電源。為了實現(xiàn)電源系統(tǒng)中的高功率密度并減少整個系統(tǒng)的材料清單，使用實時微控制器(MCU)控制高開關頻率非常重要。

  克服服務器PSU的設計挑戰(zhàn)

  服務器PSU制造商面臨幾個設計挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)上述優(yōu)勢，例如：

  實現(xiàn)復雜的電源拓撲，如圖騰柱無橋功率因數校正和控制算法，包括電感-電感-電容諧振直流/直流轉換、零電壓開關、零電流開關、同步整流時序和混合滯后控制。

  啟用實時控制性能，加速控制電路的執(zhí)行

在保持更高的開關頻率的同時，使用GaN和碳化硅(SiC)等寬帶間隙功率的開關頻率。

為了滿足服務器PSU系統(tǒng)對電源效率和功率密度持續(xù)增長的要求，實時MCU需要具備低延遲信號鏈、高脈寬調制(PWM)靈活性和分辨率、高控制回路速度和高開關頻率等幾個關鍵特性。圖2顯示了一個示例PSU框圖。

圖2：典型的雙控制器架構，具有交流/直流和直流/直流級服務器電源

  TMS320F200039CC2000?實時MCU提供上述所有功能，也有助于滿足或減少服務器PSU的設計預算。通過靈活創(chuàng)新的功能，他們將繼續(xù)改進集成的實時信號鏈(檢測、處理和控制)。F28003x系列顯示在圖3中。

  圖3:F28003MCU擴展

  高精度檢測

F280039CMCU通過其集成的模擬元件(包括一個4MSPS模數轉換器，可以靈活管理轉換啟動，具有11個有效位數和一個后處理塊)，實現(xiàn)了服務器PSU的高能效和快速瞬態(tài)響應。MCU還集成了一個具有優(yōu)化電源控制功能的快速模擬比較器，具有消除隱蔽、延遲觸發(fā)、峰值電流模式控制、斜率補償等特點，可以實現(xiàn)精確的功率轉換。

  高性能處理

  F280039C基于32位數字信號處理器體系結構，可提供超過240mips的實時性能，具有浮點單元和三角函數加速器的特點，可以實現(xiàn)更高的功率密度和高瞬態(tài)響應，可以處理復雜的嚴格計算時間要求。

  靈活的高分辨率控制

在大功率服務器PSU系統(tǒng)中，實現(xiàn)更大的電源容量并保持相位同步是非常重要的，即使在高頻下。F280039C提供了一個具有150ps分辨率的PWM通道，具有底部開關、延遲觸發(fā)、死區(qū)時間調整和全局重新加載等功能。它可以準確地控制復雜的電源拓撲和控制算法。集成的可配置邏輯塊進一步增強了PWM的靈活性，并與gan技術無縫連接，實現(xiàn)高功率密度。

  服務器PSU系統(tǒng)中C2000實時MCU的其他優(yōu)勢

  F280039CMCU除了電源管理和快速實時控制的趨勢外，還可以滿足服務器PSU的其他熱點要求：

  在線固件更新可以無縫切換到新的情況下無縫切換到新固件，通過多組模型和更快的閃存組擦除時間，可以大大降低軟件成本。

  從PMBus到控制器局域網(CAN)總線(和可能的CAN-FD)的通信接口，可以實現(xiàn)更快、更高的數據速度和可靠的主機通信。

  在這個更加互聯(lián)的世界里，通過加密功能(如高級加密標準、安全啟動和安全JTAG協(xié)議)實現(xiàn)安全，可以保護代碼和數據免受外部攻擊，解決行業(yè)問題。

   F280039CMCU在C2000MCU平臺上擴展，提供集成功能，可以幫助您實現(xiàn)高級實時控制，降低材料清單成本。F28003XMCU系列通過解鎖GAN和SiC等寬帶間隙技術的所有潛力，實現(xiàn)了更高的能效、更高的功率密度和更快的響應時間，與這些技術相輔相成。簡單易用的軟件可以加速服務器PSU設計師的開發(fā)。