Isolierter DC-DC-Wandler für die 48-V-zu-Last-Direktumwandlung

| Redakteur: Thomas Kuther

(Bild: Flex Power Modules)

Flex Power Modules hat seine erste Generation von Direktumwandlungsprodukten vorgestellt, um dem wachsenden Bedarf an höherer Energieeffizienz in Rechenzentren sowie in der Cloud Computing-Infrastruktur gerecht zu werden.

Der DC/DC-Wandler BMR481 hat einen Eingangsbereich von 40 bis 60 V für Nennversorgungen von 48 bis 54 V sowie über einen von 0,5 bis 1,35 V programmierbaren Ausgang. Das 12 mm x 27,7 mm große Hauptmodul bietet einen maximalen Ausgangsstrom von 70 A und enthält darüber hinaus eine digitale Schnittstelle für Überwachungs-, Konfigurations- und Steuerungszwecke. Diese Haupteinheit kann dann von bis zu fünf zusätzlichen Satelliten-Modulen unterstützt werden, sodass der Gesamtnennstrom bis zu 420 A reichen kann.

Der einstufige BMR481 ist eine attraktive Alternative zu herkömmlichen zweistufigen Zwischenbuswandler- und Point-of-Load-Architekturen, bei denen ein zusätzlicher Umwandlungsschritt erforderlich ist, der mehr Platz. Im Gegensatz dazu bietet dieses neue Direktumwandlungsmodul Entwicklern eine wesentlich rationellere und wirtschaftlichere Lösung. Es erreicht einen Wirkungsgrad von bis zu 92% bei 1 V Ausgangs- und 53 V Eingangsspannung – das sind 2% bis 3% mehr als das, was eine äquivalente IBC-basierte Lösung liefert. Zudem wird eine Reduzierung der Leiterplattenfläche um bis zu 50% möglich. Die MTBF liegt für das Hauptmodul bei über 8,7 Mh.

Der optimierte Wirkungsgrad wird über das automatische Zu- und Abschalten von Phasen/Satellitenmodulen in Abhängigkeit von der erforderlichen Last sowie eine dynamische Spannungsanpassung erreicht, um optimale Versorgungsschienen für die angeschlossenen ICs zu gewährleisten. Ausgangswelligkeit und Rauschen sind infolge der verwendeten Nullspannungs-/Nullstrom-Schaltung extrem niedrig, sie liegen im Normalfall bei 1 mVp-p. Die Last- und Leitungsregelung wird typischerweise auf 1 mV gehalten. Bei 53 V Eingang und 0,5 V Ausgang steht der volle Ausgangsstrom von 70 A vom Hauptmodul bis über 75 °C Umgebungstemperatur mit 0,5 m/s Luftstrom sowie bis über 90 °C mit nur 2 m/s Luftstrom zur Verfügung. Die volle digitale Steuerung erfolgt über eine PMBus-v1.3-Schnittstelle, die mit PMBus oder AVS/SVID kompatibel ist. Die Isolation ist auf 1500 VDC (funktional) ausgelegt.

Olle Hellgren, Director Product Management and Business Development bei Flex Power Modules, kommentierte: „Die Direktumwandlung wird entscheidend dazu beitragen, dass die Investitions- und Betriebskosten im Rechenzentrum nicht in die Höhe schnellen und die immer strengeren Energieeffizienzrichtlinien eingehalten werden können. Möglich wird dies durch den Wegfall der 12-V-Zwischenstufe, wodurch der Wirkungsgrad gesteigert und gleichzeitig der Platzbedarf auf der Leiterplatte verringert wird. Mit dem BMR 481 treibt Flex die Verbreitung der Direktumwandlung voran und demonstriert das enorme Potenzial dieser neuen Stromumwandlungsarchitektur.“

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