安森美半導體提供全面的高能效雲電源方案

安森美半導體提供全面的高能效雲電源方案

廠商供稿 發表於 2018-08-22 14:05:12

雲電源是指傳輸、存儲和處理雲數據的設備的電源。在電信或傳輸應用中，雲電源將為基帶單元和遠程無線電單元供電。在用於存儲和處理的伺服器機群中，大型不間斷電源（UPS）用以確保用戶在暫時斷電時仍可接入雲。每臺伺服器還將需要一個電源單元（PSU），以及眾多的DC-DC轉換器來提供負載點電源。

在雲應用中，高能效是王道

網上可用數據和服務呈爆發式增長，促進對雲基礎設施的需求激增。雲基礎設施主要包括數據中心和通信基礎設施，是實現各種全天候網絡應用和服務的基礎。電源轉換能效大幅影響雲服務提供商的運營開支。持續降低能源成本的需求不斷提高，行業標準及政府監管日趨嚴格，擴大容量和網絡覆蓋範圍的需求推動需要密度更高的方案，雲電源設計面臨高能效、高功率密度的挑戰。

領先的電源半導體供應商安森美半導體致力於推動高能效創新，提供全功率範圍的、高能效、高功率密度的雲電源方案，包括AC-DC轉換、多相轉換、負載點電源、熱插拔保護、時鐘等矽方案和下一代半導體碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN），支持基站、企業伺服器或數據中心、雲計算等雲基礎設施。

智能功率級器件提高多相穩壓器能效

在大型數據中心中，提高CPU和存儲器多相穩壓器的能效能夠節省大量能源開支。例如，將能效從95%提升至95.5%，每年可節省數以百萬計美元的能源開支。安森美半導體的智能功率級器件（SPS）系列，在一個QFN封裝中集成高邊FET、低邊FET和驅動器 IC、保護和遙測功能，用以優化伺服器系統，實現最佳能效、降低總物料單（BOM）成本，尤其第三代智能功率級器件SPS3為伺服器多相穩壓器提供同類最佳的電源轉換能效。

業界首款100 V橋式功率級用於半橋和全橋DC-DC轉換器

針對較高電壓應用，包括電信基站、伺服器與雲應用中未來的48 V總線，安森美半導體提供業界首款100 V橋式功率級FDMF8811，實現全橋和半橋隔離型DC - DC轉換器的更高功率密度和高能效、高可靠性，用於功率模塊中的DC-DC轉換器和無線基站的板載設計。

圖3：業界首款100V橋式功率級FDMF8811

FDMF8811在一個6.0 mm x 7.5 mm的PQFN封裝中集成一個120 V門極驅動器、一個自舉二極體和兩個功率MOSFET，導通電阻典型值低至4.1 mΩ。與分立方案相比，FDMF8811減少DC-DC轉換器設計所需的板面積約三分之一，使工程師能夠設計更小的系統。通過集成所有的關鍵功率器件，FDMF8811優化了設計，以保持儘可能高的能效，使雲應用如無線基站、功率模塊或任意載板、隔離型DC-DC轉換器實現更高水平的功率密度。同時，低電壓應力確保更高的可靠性。值得一提的是，FDMF8811曾獲《今日電子》與《21IC中國電子網》聯合頒發2017年度「Top 10電源產品獎」，這是電子業備受認同的確定創新產品的一個基準。

負載點電源（POL）

高電流的POL設計存在一系列的挑戰，除了高能效和高功率密度，還需要具有可編程性和靈活性、快速的瞬態響應、嚴格的容限和精度、可靠的保護及卓越的熱管理。安森美半導體提供全系列負載點電源方案，解決這些挑戰。

如最新的多晶片模塊PWM降壓穩壓器系列FAN6500xx，提供領先市場的電流密度和非凡的集成度，峰值能效達98.5%，輸出電流高達10 A，輸出功率達100 W，支持4.5 V至65 V的寬輸入電壓範圍，適用於電信基礎設施及基帶板、工業自動化、DC-DC模塊、通用POL等廣泛應用。

圖4：多晶片模塊PWM降壓穩壓器系列FAN6500xx

多晶片方案的一個巨大優勢是能在門極驅動器和MOSFET之間進行設計優化，模塊化方案意味著電源設計中只有單個故障點。

FAN6500xx集成了PowerTrench® MOSFET技術，比使用一個外部MOSFET的方案具有更低的振鈴和更好的電磁幹擾（EMI），結合經歷時間測試的固定頻率控制方法與靈活的Type III補償和強固的故障保護如可調過流保護、熱關斷、過壓保護和短路保護，從而提供更高可靠性。FAN6500xx具有可編程和可同步的開關頻率（100 kHz-1 MHz）特性，能解決更高的功率要求，當並行使用多個FAN6500xx器件時，可以保證低的輸入紋波。

FAN6500xx有3個版本：6A （FAN65004B）/8A （FAN65005A）/8A （FAN65008B），所有器件之間的引腳兼容性和擴展性確保了OEM能夠為其應用選擇最理想的器件。

功率MOSFET

下一代無線互聯5G將需要大量的功率MOSFET。安森美半導體提供高性能的分立方案，其新的650 V SuperFETIII MOSFET系列能比上一代超級結器件提供更高的能效。SuperFETIII技術提供易驅動 （Easy Drive）、快恢復 （FRFET）和快速 （FAST）三種不同的版本，設計人員可視應用需求和根據拓撲結構選擇最適合的版本以實現最佳能效。

針對次級端，安森美半導體提供全系列優化的中、低壓MOSFET用於雲電源。T6技術為30V、40V和60V提供業界最低的導通電阻。新的T8技術為25V、40V、60V和80V提供與T6相同的超低導通電阻，同時進一步改善了開關參數。對於80 V、100 V和120 V，採用PTNG技術，提供出色的導通電阻和體二極體性能。

下一代半導體——寬禁帶

寬禁帶材料如SiC、GaN與矽相比有巨大的優勢，是下一代功率器件的基礎，能解決更高能效、更高功率密度的挑戰，同時確保高的可靠性。安森美半導體提供一系列具有不同功率密度的寬禁帶產品，以配合不同的功率應用。

SiC二極體因為低的反向恢復電荷（Qrr）顯著地提高了系統的能效，大幅降低開關損耗，從而實現更高的開關速度。它們還具有穩定的高溫特性，能夠在高溫下工作而不增加開關損耗。SiC二極體主要用於電源功率因數校正（PFC）級。 安森美半導體擁有完整的650 V和1200 V SiC二極體產品陣容，涵蓋所有功率範圍。

同時，安森美半導體正積極開發1200 V SiC MOSFET、GaN MOSFET，以更好地配合市場發展和設計需求。

電子保險絲（eFuse）

安全性在電源應用中至關重要。安森美半導體提供高性能、高可靠性的電子保險絲，用於12 V、5 V和3.3 V電源，以防止高浪湧電流、電壓尖峰和熱耗散，公司5年共付運超過2億片電子保險絲，退貨率低於0.3 PPM。

時鐘方案也是雲基礎設施的關鍵

時鐘是電子系統中的關鍵元素，其性能對整個系統的穩定運行至關重要。安森美半導體提供全面的時鐘產生器件（包括各種時鐘模塊和可編程時鐘）和時鐘分配器件（PLL零延遲緩衝器、扇出驅動器等）。一次性可編程時鐘產生器Omniclock平臺提 高度的設計靈活性和豐富功能，可很好地配合安森美半導體的時鐘方案工作，增強系統可靠性，並滿足系統低功耗要求。針對特定需求，安森美半導體也設計專用集成電路（ASIC）。

轉接驅動器確保數據完整性

數據傳輸的速度在不斷加快，在更高的數據速度下，我們不能忽視信號衰減問題。安森美半導體提供單通道和雙通道轉接驅動器產品系列，通過OE引腳深度省電，提高出色的隨機抖動性能，實現延長信號距離達36英寸FR4或5m電纜@ 5Gbps、10英寸FR4 @ 10Gbps。

表：安森美半導體的轉接驅動器

總結

雲電源設計面臨高能效、高功率密度、高可靠性的挑戰。安森美半導體致力於推動高能效創新，憑藉強大的技術、應用專知和悠久豐富的行業經驗，為雲基礎設施（包括企業伺服器和無線基礎設施）提供全功率範圍的、高能效、高功率密度、可靠的端到端供電電源和數據完整性方案，並處於開發下一代寬禁帶產品的前沿，解決設計挑戰，滿足市場需求。

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