由于數(shù)據(jù)中心要求主板具有 48 V 直接電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，ST 提供了一個(gè)交鑰匙解決方案，其中包含三個(gè)專用 IC，即同步整流器STRG02、高壓全橋驅(qū)動(dòng)器 STRG04 和多路驅(qū)動(dòng)器STRG06相位數(shù)字控制器。 使用直接電源轉(zhuǎn)換的想法并不新鮮，幾十年來(lái)它在電信基礎(chǔ)設(shè)施安裝中一直很流行。然而，在服務(wù)器方面，制造商選擇在產(chǎn)生末端負(fù)載電壓之前采用 12 V 的中間電壓轉(zhuǎn)換。原因主要是財(cái)務(wù)上的。12 V POL（負(fù)載點(diǎn)）轉(zhuǎn)換器更常見，因此更便宜。它們還產(chǎn)生較少的電磁干擾噪聲，這使工程師可以將它們放置在更靠近 CPU 插槽的位置，以享受更大的電路板布局靈活性。

適用于新現(xiàn)實(shí)的 48 V 直接轉(zhuǎn)換器

ST 的 48 V 直接轉(zhuǎn)換器

然而，時(shí)代在變，谷歌和英特爾等數(shù)據(jù)中心技術(shù)驅(qū)動(dòng)者現(xiàn)在呼吁使用 48 V 主板，因?yàn)樗鼈兇蟠筇岣吡诵?、?jiǎn)化了設(shè)計(jì)并減少了散熱。隨著處理器使用越來(lái)越多的內(nèi)核，并且制造商依賴無(wú)數(shù) GPU 的并行性，這一點(diǎn)變得越來(lái)越重要。此外，即使摩爾定律沒(méi)有失效，工藝節(jié)點(diǎn)縮小的速度也已大大減慢。例如，英特爾曾經(jīng)承諾每?jī)赡晖瞥鲆粋€(gè)更小的工藝節(jié)點(diǎn)，但現(xiàn)在被迫將其路線圖延長(zhǎng)為三年，并且已經(jīng)警告說(shuō)第一波 10 納米芯片不會(huì)那么快和強(qiáng)大作為最新的 14 nm 芯片。

因此，處理器不能再輕易地采用新的工藝節(jié)點(diǎn)來(lái)降低其功耗。因此，即使電力軌發(fā)電效率提高一個(gè)百分點(diǎn)，也會(huì)帶來(lái)巨大的財(cái)務(wù)和環(huán)境收益。然而，現(xiàn)在證明提高中間電壓轉(zhuǎn)換器的性能幾乎是不可能的。因此，最簡(jiǎn)單的方法是轉(zhuǎn)向 48 V 直接轉(zhuǎn)換，并完全移除中間轉(zhuǎn)換器。這就是 ST 憑借其在電源組件（例如其VIPer 系列高壓轉(zhuǎn)換器）方面的多年經(jīng)驗(yàn)而發(fā)揮作用的地方。

用于新處理器的 48 V 直接轉(zhuǎn)換器

在過(guò)去幾年中出現(xiàn)的另一個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)自處理器最新的電源管理方案。英特爾的 VR13 規(guī)范與其 Skylake 架構(gòu)一起引入，要求轉(zhuǎn)換器能夠動(dòng)態(tài)地打開和關(guān)閉用于向處理器發(fā)送適當(dāng)電壓的單元，以進(jìn)一步降低空閑時(shí)的功耗。但是，它們的工作頻率必須很高，才能隨著處理器負(fù)載的增加做出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。例如，最后一個(gè)單元通常專用于芯片的渦輪增壓，這意味著它會(huì)在系統(tǒng)調(diào)整處理器時(shí)鐘時(shí)非常頻繁地打開和關(guān)閉。因此，電源管理解決方案的敏捷性和速度至關(guān)重要，因?yàn)椴荒芴峁?zhǔn)確電壓或響應(yīng)速度不夠快的系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重問(wèn)題。

ST 使用 STRG02、STRG04 和 STRG06 組件的交鑰匙解決方案是極少數(shù)完全兼容 VR13 規(guī)格的解決方案之一，這意味著主板制造商知道他們的產(chǎn)品已經(jīng)與未來(lái)的 Xeon Skylake-EP 和 Skylake-EX 芯片兼容。 最重要的是，由于意法半導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)電池管理系統(tǒng)依賴于一種特殊的脈沖跳躍技術(shù)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間大大縮短，開啟/關(guān)閉時(shí)間僅為20微秒，效率整體操作的進(jìn)一步優(yōu)化，以進(jìn)一步降低功耗。

安靜很多

但是，如果 48 V 直接轉(zhuǎn)換器一直以更高效而著稱，那么 ST 必須針對(duì)它們往往非常嘈雜的事實(shí)提出解決方案。這就是為什么它的設(shè)計(jì)使用零電壓開關(guān) （ZVS） 和零電流開關(guān) （ZCS）。

該系統(tǒng)不僅將效率提高了幾個(gè)百分點(diǎn)，還減少了噪音的產(chǎn)生。事實(shí)上，電磁干擾非常低，工程師可以將轉(zhuǎn)換器放置在更靠近 CPU 的位置，而不會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生任何負(fù)面影響，從而實(shí)現(xiàn)更大的設(shè)計(jì)靈活性。然而，最大的靈活性來(lái)自 ST 解決方案的模塊化方面。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，主板制造商可以通過(guò)簡(jiǎn)單地添加或移除單元來(lái)擴(kuò)展他們的系統(tǒng)，并且單個(gè)單元可以輕松地為用于較小組件的多個(gè)低壓軌供電。

審核編輯：郭婷