48V直接转换器可实现进一步优化和降低功耗

由于数据中心要求主板具有 48 V 直接电源转换系统，ST 提供了一个交钥匙解决方案，其中包含三个专用 IC，即同步整流器STRG02、高压全桥驱动器 STRG04 和多路驱动器STRG06相位数字控制器。 使用直接电源转换的想法并不新鲜，几十年来它在电信基础设施安装中一直很流行。然而，在服务器方面，制造商选择在产生末端负载电压之前采用 12 V 的中间电压转换。原因主要是财务上的。12 V POL（负载点）转换器更常见，因此更便宜。它们还产生较少的电磁干扰噪声，这使工程师可以将它们放置在更靠近 CPU 插槽的位置，以享受更大的电路板布局灵活性。

适用于新现实的 48 V 直接转换器

ST 的 48 V 直接转换器

然而，时代在变，谷歌和英特尔等数据中心技术驱动者现在呼吁使用 48 V 主板，因为它们大大提高了效率、简化了设计并减少了散热。随着处理器使用越来越多的内核，并且制造商依赖无数 GPU 的并行性，这一点变得越来越重要。此外，即使摩尔定律没有失效，工艺节点缩小的速度也已大大减慢。例如，英特尔曾经承诺每两年推出一个更小的工艺节点，但现在被迫将其路线图延长为三年，并且已经警告说第一波 10 纳米芯片不会那么快和强大作为最新的 14 nm 芯片。

因此，处理器不能再轻易地采用新的工艺节点来降低其功耗。因此，即使电力轨发电效率提高一个百分点，也会带来巨大的财务和环境收益。然而，现在证明提高中间电压转换器的性能几乎是不可能的。因此，最简单的方法是转向 48 V 直接转换，并完全移除中间转换器。这就是 ST 凭借其在电源组件（例如其VIPer 系列高压转换器）方面的多年经验而发挥作用的地方。

用于新处理器的 48 V 直接转换器

在过去几年中出现的另一个挑战来自处理器最新的电源管理方案。英特尔的 VR13 规范与其 Skylake 架构一起引入，要求转换器能够动态地打开和关闭用于向处理器发送适当电压的单元，以进一步降低空闲时的功耗。但是，它们的工作频率必须很高，才能随着处理器负载的增加做出适当的响应。例如，最后一个单元通常专用于芯片的涡轮增压，这意味着它会在系统调整处理器时钟时非常频繁地打开和关闭。因此，电源管理解决方案的敏捷性和速度至关重要，因为不能提供准确电压或响应速度不够快的系统可能会导致严重问题。

ST 使用 STRG02、STRG04 和 STRG06 组件的交钥匙解决方案是极少数完全兼容 VR13 规格的解决方案之一，这意味着主板制造商知道他们的产品已经与未来的 Xeon Skylake-EP 和 Skylake-EX 芯片兼容。 最重要的是，由于意法半导体的动态电池管理系统依赖于一种特殊的脉冲跳跃技术，系统运行时间大大缩短，开启/关闭时间仅为20微秒，效率整体操作的进一步优化，以进一步降低功耗。

安静很多

但是，如果 48 V 直接转换器一直以更高效而著称，那么 ST 必须针对它们往往非常嘈杂的事实提出解决方案。这就是为什么它的设计使用零电压开关 （ZVS） 和零电流开关 （ZCS）。

该系统不仅将效率提高了几个百分点，还减少了噪音的产生。事实上，电磁干扰非常低，工程师可以将转换器放置在更靠近 CPU 的位置，而不会对性能产生任何负面影响，从而实现更大的设计灵活性。然而，最大的灵活性来自 ST 解决方案的模块化方面。通过这种设计，主板制造商可以通过简单地添加或移除单元来扩展他们的系统，并且单个单元可以轻松地为用于较小组件的多个低压轨供电。

审核编辑：郭婷