给云供电身处社会,我们每天都在创建、使用和分享前所未有的数据,无论是在我们的个人生活中还是在我们工作的时候。 此外,联接数十亿设备并不断增长的物联网(IoT)正在创建数据,完全无需人类帮助。 随着移动技术发展到第五代(5G),将有能力创建更多的数据并以比以往任何时候都更快的速度运行,从而为数据增长的趋势提供更大的动力。 所有这些数据都需要存储在某处,以进行处理和保存记录。 我们日渐转向“云”以保护这重要信息。 但是,“云”并不是个虚无的地方,它以巨大的数据中心的形式牢固地扎根,这些数据中心的规模和数量正在迅速增长,以应对对额外存储容量不断增长的需求。 毫不奇怪,数据中心需要大量的电力才能运行。 目前,据估计,它们消耗了美国国内约 3%的电力,尽管这一比例预计在未来 20 年内将上升到 15%。 每年出货的服务器超过一千万台,这一数字还在以每年约 5%的速度增长,以满足包括虚拟实境(VR)/ 增强实境(AR)、人工智能(AI) 训练和 IoT 等新兴应用日益增长的需求。 电源能效和可靠性可能是数据中心行业最重要的议题,因为物理空间非常宝贵,电能成本不断上涨,而系统可靠性至关重要。 随着能效的提高,工作温度下降,这本身就提高了可靠性。 这也使电源方案更紧凑,从而节省空间,或支持可用空间纳入更多的计算能力和存储容量。 尽管进行了可靠性设计,但在数据中心的使用寿命期间,具有活动部件的组件如磁盘驱动器和风扇仍会磨损并且可能会发生故障。 因此,必须将电源系统设计为允许对这些器件进行热插拔、交换,以便维修和升级不会导致系统停机。 技术提供方案解决电源挑战为应对数据中心带来的挑战,电源方案必须更小、更紧凑、更高效和更精密。 MOSFET 技术有显著改进,支持将控制 IC 和 MOSFET 集成在一个非常高效和紧凑的封装中。 例如,安森美半导体的 NCP3284 DC-DC 转换器在 5 mm x 6 mm 的微小面积内具有 30 A 连续(45A 脉冲)的能力,工作频率高达 1MHz,可减少外部电感器和电容器的尺寸和重量。 该集成器件还集成多种保护功能和可编程软启动。 功率密度水平更高的是智能电源级(SPS)方案如 FDMF3170。 SPS 集成 MOSFET 与先进的驱动器 IC 及电流和温度传感器,支持高电流、高频、同步降压 DC-DC 转换器设计。 这全集成的方法使 SPS 在驱动器和 MOSFET 的动态性能、系统寄生降低和 MOSFET 导通电阻得以优化。 FET 对经过优化,可实现最高能效,尤其是在对现代能效要求如 80 plus 非常严格的低占空比应用。 图 1:多相控制器和 DrMOS 电源级提供方案高精度电流监控(IMON)可用于替代电感器 DCR 或电阻器检测方法,从而消除了通常与此类方法相关的损耗。 在现代数据中心服务器系统中,即使是不起眼的保险丝也进行了改造。 重要的是,在 RAID 系统、磁盘驱动器电源和服务器 I/O 卡等应用中,玻璃盒中的熔丝已被基于半导体的智能电子熔丝(eFuse)取代。 eFuse 使用低导通电阻 MOSFET,在正常运行期间和发生热插拔时保护外设。 实际上,它们可用于可能发生电源故障或负载故障以及可能需要限制浪涌、冲击电流的任何应用。 除了为器件、连接器和 PCB 走线提供保护之外,它们还能由系统控制,并且许多都可提供有用的遥测功能如监测温度和电流。 安森美半导体的 NCP81295/6 热插拔控制器支持最高 60A 峰值电流(连续 50A),基于 0.8m Ω的内部 MOSFET 以实现高效运行。 它们采用 5mm x 5mm 32 引脚 QFN 封装,提供闩锁或自动重试版本,适合在高达+125°C 的温度下使用。 另一个 eFuse ——NIS5021 是 12V、12A 系列器件,常与热插拔硬盘一起使用。 它缓冲 HDD,使其不处于可能损坏敏感电路的任何过输入电压。 内置电压钳位限制输出电压以保护负载,同时保持连续供电,使驱动器可持续正常工作。 复杂系统如服务器通常需要对其电源系统进行智能控制,以确保正常运行以及尽可能高的能效水平。 负载管理器件支持对电源轨进行分段,从而实现精细控制。 允许电路的未使用部分断电,有助于启动时上电排序和降低运营成本。 反过来,较低的功率水平会导致系统中的热量减少,从而提高可靠性和增加使用寿命。 大多数负载开关还支持转换速率控制,并可在故障条件下提供保护。 系统设计人员使用集成的负载开关如安森美半导体的 NCP455xx 系列,可获得这些好处,且增加的系统器件数量尽可能少。 高性能器件提供紧凑的方案,比分立式方案减少约 60%的 PCB 占用空间。 宽禁带技术可能对服务器电源系统的尺寸、可靠性、能效和运行成本产生积极影响的最重大的进展是迈向基于宽禁带(WBG)材料如氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)的半导体。 WBG 器件设计比硅基器件具有更高的能效,还能在更高的频率和更高的温度下工作。 图 2:宽禁带材料比较例如,在服务器电源应用中常见的 5kW 升压转换器中,用 SiC 开关代替 Si 开关可在 80kHz 左右的频率下降低 73%的损耗,从而显著提高系统能效。 这有助于使系统更小,因为需要的热管理更少,还可使系统运行温度更低,从而提高可靠性和实现更高的器件和系统密度。 尽管 SiC MOSFET 比同等 IGBT 更贵,但在无源器件如电感和电容方面的相关成本节省了 75%,这导致 SiC 设计比 Si 设计的总物料单(BOM)成本低。 更重要的是,在服务器安装的整个生命周期中,节省的能源成本总计可达数万甚至数百万美元。 SiC MOSEFT:接近理想的开关很好地结合低导通电阻(Rds-on)和低开关损耗,用于更高的电压(>600 V)图 3:SIC MOSFET 的优势小结对海量和日增的数据存储的需求正创建一个非常有竞争力的数据中心环境。 占位空间和电能是最大两个的成本,随着运营商寻求降低这些成本,他们要求更高效、更可靠和更小的电源方案用于服务器和存储设备。 虽然在设计成功的服务器电源方案时需要考虑许多方面,但高度集成的器件如集成的 MOSFET、SPS、eFuse 和负载管理等使设计人员能够创建高效、紧凑和可靠的精密电源方案。 eFuse 在维护正常运行时间方面发挥着关键作用,因为它们便于容易出现故障的设备如 HDD 和风扇进行热交换。 展望不久的将来,WBG 材料有望在尺寸和性能方面实现进一步的改变,并提高可靠性和能效,从而减少运营支出。 现在,WBG 方案的 BOM 成本可与类似的硅设计相当或更低,因此这些器件的采用有望加速。
可靠性设计1000条可靠性设计1000条 可靠性设计1000条.rar2020-3-5 10:02 上传点击文件名下载附件下载积分: 财富 -2 330.66 KB, 下载次数: 182, 下载积 LED照明测试技术分析 驱动电源可靠 4月08日 第三届·无线通信技术研讨会 立即报名 12月04日 2015•第二届中国IoT大会 精彩回顾 10月30日ETF•智能硬件开发技术培训会 精彩回顾 10月23日ETF•第三届 消费 高可靠性CAN-bus以太网冗余组网方 简单工业网络冗余
我们以一个已经在实际中应用的组网方式为例。组网方式如图 1所示。
图 1 CAN-100同多个目标主机通讯
这是一个分布式C插件电感器AN网络采集和控制 利用altera家的arria V进行以太网的开发,遇到了老师买的altera官方的开发板,850$.最近一直在玩以太网,上面给PHY提供的时钟是25Mhz,我用的TSE IP核,系统时钟也是25MHz,接口用的RGMII。程序在做仿真时,发出的数据和收到数据正确,
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