瑞典爱立信是知名的通信设备制造商。该公司一直在向通信设备厂商和计算机厂商利用在通信设备业务积累的技术开发电源模块。现在,该公司在电源模块业务上正致力于扩大销售配备动态总线电压控制这一数字电源技术的产品。这种产品在系统负荷低时具有尤其高的电压转换效率,系统负荷为10%时,电力转换效率也能达到90%。而原来的产品在相同条件下只能实现60%左右的电力转换效率。该公司2010年5月开始销售数字控制的电源模块,美国的数据中心服务器厂家等已经决定采用。今后,该公司将加强面向日本厂商的营销活动。
数据中心的服务器和通信运营商的后端系统使用的是IBA(Intermediate Bus Architecture)电源系统。提供48V的直流电源,将其转换成12V,然后进一步转换成适合各LSI的电压。比如,将12V的电压针对DRAM转换成3.3V,针对DSP转换成1.5V等。从48V转换成12V的部分叫做总线控制器(Bus Controller),从12V到各部件的部分叫做POL(point of load)。
总线控制器和POL的模块形状及引脚形状已经标准化。我们已开始向服务器厂商和通信设备厂商销售这种符合标准的电源模块。以前,总线控制器提供的是12V的固定电压。但是效率不高。因为当LSI的负荷低时,必须控制POL,调整对LSI的供应电压。低负荷下的电力转换效率低,会造成能源损失。
因此,我们的系统把IBA构成模块全部换成了数字控制型,使总线控制器供应的电压可变,从而使整体得以在最高效状态下运行。也就是说,总线控制器输出的电压不再固定在12V,而是可以转换成10V及9V等。
我们开发的动态总线电压控制系统不管是总线控制器还是POL都使用全数字电源系统。使用电源系统的PMBus这种专用总线,收集从总线控制器和POL开始依次使用的电力信息,并利用系统控制器(System Controller)优化总线控制器输出的电压。比如,负荷为20%时,我们提供的全数字电源系统的效率为90%左右,而模拟系统只有80%左右。负荷更低时,模拟系统的效率更低。
支持动态总线电压控制系统的电源模块的供电引脚布线也是根据IBA标准设计的,因此能够追加。不过,这种情况下,基板上没有总线控制器和POL与系统控制器通信的信号线。因此,无法进行整体优化的运行。也就是说,由于无法根据POL之前的LSI的负荷来改变总线控制器的电压,因此只能实现单体高效的电源模块。由于数字电源模块比模拟电源模块的效率高,因此整体的电力效率也能因此改善2~3%左右。
如果想使用全数字电源模块,需要在基板上事先留好与系统控制器通信的信号线。面向美国数据中心供货的设备厂商将于2012年供货的设备基板上留有这种信号线,因此能够使用我们的电源模块高效供电。估计爱立信的通信设备3年后才会采用数字控制。这种信号线已采用PMBus作为标准,因此任何人都可以在基板上安装。