多相DC/DC转换器在整个负载范围内提供高效率

　　概述

　　近年来，随着因特网服务需求量的显著增长，全球数据中心的电力消耗已经成为一个重要的问题。数据中心可编排网页、实现社会网络和流媒体服务、提供音乐和视频下载、提供互联网访问以及运行仿真。另外，它们还为银行及其它金融业务的传统和私人用户提供了计算能力。数据中心常常占据多间房屋、多个楼层甚至整幢大楼，包含计算机、存储和网络设备。在 2000 年?2005 年间，数据中心的总用电量翻了一番 ── 从每年 700 亿度增加到了 1400 亿度，并继续以 16.7% 的平均增长率逐年攀升，而亚太地区 (不包括日本)是世界上仅有的一个远远超过该平均增长率的主要地区(资料来源：“Worldwide electricity used in data centers”，Jonathan Koomey 撰文，美国劳伦斯伯克力国家实验室，2008 年)。

　　数据中心所采用的计算机 (常称为服务器) 与 PC 架构相似，具有一个 CPU、ASIC、FPGA 和存储器。然而，与 PC 不同的是，数据中心里的服务器尽可能紧密地组合在一起且耗用大量的电力，因而产生了必须散逸的热量。功率通过不间断电源系统 (UPS) 输送至这些服务器，其后通常设有一个分布式电源系统和用于负载点 (POL) 供电的降压型 DC/DC 转换器。此类功率输送方法的效率达不到 100%，而且会产生大量的热量。必须谨慎和持续不断地管理这些热量，以使系统在其规定的工作温度范围内运行。无论冷却系统的类型和效率如何，都必须采取某种方法将热量从数据中心去除。而要做到这一点，就必需使用额外的能量来运作冷却设施。

　　据估计，由于低效率和冷却系统所造成数据中心增加额外功耗与服务器、存储和网络设备所消耗的功率量大致相等。单台 PC、工作站或笔记本电脑的用户并不会把系统发热看作一个问题，但对于数据中心而言，管理这种热开销的重要性丝毫不亚于服务器本身。如果降低了系统功率，那么可用开销就能够处理一个更大的 IT 负载并完成更多有用的工作，而功耗水平保持不变。

　　由于数据中心的功率需求持续增加，因此必需进行效率较高的功率转换以减少被作为热量而浪费掉的功率。智能型多相控制器技术是一种适合大电流 POL 应用的绝佳解决方案。该架构使得大电流稳压器能够在满负载条件下实现大大超过 90% 的效率。然而，此类设计大多数不满足在轻负载到中等负载时实现较高效率的需求。节省轻负载至中等负载时浪费的电力与节省重负载时浪费的电力一样重要。

　　大部分嵌入式系统通过 48V 背板来供电。这个电压正常情况下被降至较低的 24V、12V 或 5V 中间总线电压，用于向系统内部的电路板支架供电。不过，要求这些电路板上的大多数子电路或 IC 在不到 1V?3.3V 的电压范围内、以数十 mA 至数百 A 的电流工作。因此，要从 24V、12V 或 5V 电压轨降至子电路或 IC 所需的电压和电流值，POL DC/DC 转换器是必不可少的。