使用实时MCU顺应服务器电源的设计趋势

服务器电源

　　随着服务器和数据中心在全球范围内的应用日益广泛，对稳定高效电源的需求越来越强烈，以应对不断增加的功耗。用电量一直快速增长，因此需要更多的集成中央处理单元、图形处理单元和加速器来提高服务器和数据中心的计算速度。应用效益的提高催生了电源装置 (PSU) 的发展，以提供高能效、快速瞬态响应、高功率密度和更大的电源容量。

　　具有高能效的服务器 PSU 可通过减少功耗和更大程度提高电源到负载间的功率传输效率，降低运营数据中心的成本及其对环境的影响。这种能力使数据中心能够满足日益严格的能效标准(例如 80 Plus)，在各种负载范围内实现高于平均水平的钛金级能效，并向环境排放更少的二氧化碳。

　　快速瞬态响应

　　在服务器电源应用中，具有快速瞬态响应有助于在不断变化的负载和输入瞬态情况下，实现稳定可靠的系统运行。此外，系统需要满足服务器电源原始设备制造商更严格的瞬态响应规格：在 2.5A/µS 至 5A/µS 之间实现 80% 至 100% 的负载跳跃。图 1 说明了这些参数。

　　服务器和数据中心的功耗不断增长，因此需要更大的电源容量。通过在更小的空间内提供更大的电源容量，氮化镓 (GaN) 等电源技术可实现更小巧的电源。为了在电源系统中实现高功率密度和缩减整个系统的物料清单，使用实时微控制器 (MCU) 控制高开关频率至关重要。

　　攻克服务器 PSU 的设计挑战

　　为了实现上述优势，服务器 PSU 制造商面临几项设计挑战，例如

　　实现复杂的电源拓扑，例如图腾柱无桥功率因数校正和控制算法，包括零电压开关、零电流开关、同步整流时序和具有混合迟滞控制的电感-电感-电容谐振直流/直流转换。

　　启用实时控制性能，加快控制回路的执行。

　　在采用 GaN 和碳化硅 (SiC) 等宽带隙功率器件时减少功耗，同时保持更高的开关频率。

　　为了满足服务器 PSU 系统对电源效率和功率密度不断增长的要求，实时 MCU 需具有几个关键特性，例如低延迟信号链、高脉宽调制 (PWM) 灵活性和分辨率、高控制环路速度和高开关频率。

　　2：具有交流/直流和直流/直流级的服务器电源典型双控制器架构

　　提供上述所有特性，还可帮助满足或减少服务器 PSU 的设计预算。它们将继续通过灵活和创新的功能改进集成的实时信号链(感应、处理和控制)