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          白話數(shù)字電源

          作者: 時(shí)間:2013-05-13 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          的概念已經(jīng)被提出多年,很多公司也已經(jīng)推出了各種產(chǎn)品,可以說(shuō)算不上是什么新生事物。然而,由于關(guān)于數(shù)字電源的宏觀、中立 性的中文文獻(xiàn)并不多,所以數(shù)字電源的輪廓依然并不十分清晰。多數(shù)文獻(xiàn)來(lái)源于數(shù)字電源生產(chǎn)廠商,他們當(dāng)然傾向于夸大數(shù)字電源的優(yōu)勢(shì),而且從來(lái)不忘記宣傳他們 自己的產(chǎn)品,讀者可得到的有價(jià)值信息十分有限。媒體也往往跟著“忽悠”,多有贊譽(yù)、吹捧之辭,并喜歡引用廠商的官方套話,常常讓 人一頭霧水、不知所云。本人不是數(shù)字電源的“專家”,通過(guò)與廠商的接觸和閱讀一些中、英文文獻(xiàn),大膽整理出這篇文章,希望能有助 于將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,勾勒出一幅較為清晰的數(shù)字電源畫(huà)面。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/175226.htm

          為何需要數(shù)字電源

          我們知道,電子產(chǎn)品所需的電能本質(zhì)上是模擬的。從輸出的形式來(lái)看,所有的電源也都是模擬的。所謂數(shù)字電源不過(guò)是指電源內(nèi)部所使用的技術(shù),即 PWM回路采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行控制。那么為什么非要采用數(shù)字技術(shù)呢?據(jù)說(shuō)數(shù)字電源具有如下優(yōu)勢(shì):所需外部元件少、可配置、成本低、效率高。從前兩項(xiàng)優(yōu)勢(shì)來(lái) 看,數(shù)字電源顯然適合比較復(fù)雜的高端供電系統(tǒng),因此,我們認(rèn)為數(shù)字電源基本沒(méi)有可能完全取代傳統(tǒng)的。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)單的就足夠 了。

          數(shù)字控制電路的性能和成本優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在摩爾定律上,即數(shù)字電路的尺寸每18~24個(gè)月縮小一半。考慮新一代的集成電路制造成本比上一代高 10%~20%,數(shù)字電路的總成本每2~3年便會(huì)減少一半。相比之下,模擬電路的尺寸每4~8年才縮小30%。所以,理論上講,同樣性能的數(shù)字電源的成本 下降速度要比快得多。如下圖所示,至2008年底,數(shù)字控制器的成本將低于模擬控制器。

          圖1 數(shù)字控制器的成本下降速度低于模擬控制器

          據(jù)美國(guó)Darnell集團(tuán)的預(yù)測(cè),數(shù)字電源IC的市場(chǎng)將以每年36%的復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。至2011年,全球數(shù)字電源IC(包括整壓回路控制器VR、非整壓回路控制器、功率因數(shù)校正、轉(zhuǎn)換管理IC和系統(tǒng)管理IC)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到8億美元。

          數(shù)字電源的典型應(yīng)用

          前文提到,數(shù)字電源最適合較為復(fù)雜的高端電源和電源系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心供電是數(shù)字電源當(dāng)前的熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。

          數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器密度依然在不斷上升。目前,一個(gè)42U機(jī)架的總功率為25kW左右,而且正朝著40kW的方向邁進(jìn)。據(jù)說(shuō),70%的數(shù)據(jù)中 心面臨空間、供電和冷卻的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心的供電成本高昂,可以占到一些IT公司總預(yù)算的20%~25%,每個(gè)刀片服務(wù)器每年的運(yùn)行成本甚至超出服務(wù)器本身 的成本。雖然數(shù)字電源技術(shù)不能解決服務(wù)器的耗電增長(zhǎng)問(wèn)題,但數(shù)字電源有望通過(guò)提供電高效率來(lái)緩解數(shù)據(jù)中心的供電和冷卻困境。

          福布斯網(wǎng)站上刊登了一篇不太中立的文章,講述Power One公司和它的總裁Steve Goldman的數(shù)字電源成功之路。Power One曾經(jīng)把一家大型服務(wù)器公司的供電效率從89%提高到93%,這樣每三年每臺(tái)服務(wù)器將節(jié)省電費(fèi)1400美元,算下來(lái)等于三年白賺一臺(tái)電源。有必要指出 的是,美國(guó)各州的電費(fèi)水平相差懸殊,因?yàn)楦髦莸哪茉凑吒鞑幌嗤?。估?jì)這家客戶位于電費(fèi)昂貴的地區(qū),比如加利福尼亞州。這個(gè)幅度的效率提升能為中國(guó)的數(shù)據(jù) 中心客戶帶來(lái)多少效益,感興趣的讀者可以自己算一下。

          數(shù)字電源的普及障礙

          既然能給客戶帶來(lái)那么大的好處,那么數(shù)字電源應(yīng)該像野火一樣迅速普及到世界各個(gè)角落的每個(gè)機(jī)房。但實(shí)際情況并非如此;采用數(shù)字電源的數(shù)據(jù)中心依然有限。Goldman指出了妨礙數(shù)字電源推廣的三大原因(或借口)。

          首先,大型系統(tǒng)的更新?lián)Q代周期較長(zhǎng)。例如,一個(gè)大型交換機(jī)需要三、五年的時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā),服役期大概又是五年。如果客戶要采用一種新技術(shù),他就 要徹底重新設(shè)計(jì)線路板。如果最后發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)存在問(wèn)題,客戶損失的將是整整一個(gè)產(chǎn)品周期的銷售額。雖然高端系統(tǒng)最需要數(shù)字電源,但由于客戶擔(dān)心潛在的巨大 風(fēng)險(xiǎn),所以往往不敢嘗試這種新技術(shù)。

          其次,電源管理技術(shù)負(fù)責(zé)人通常都是模擬技術(shù)出身。電源轉(zhuǎn)換從來(lái)都是模擬的,所以這個(gè)行業(yè)的大腕只熟悉模擬電源,他們?cè)跀?shù)字電源面前完全是生手。由于人們對(duì)于自己不熟悉的東西往往采取拒絕的態(tài)度,所以數(shù)字電源容易遭到冷落。


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