ZHCY211 December 2024 AMC0106M05 , AMC0106M25 , AMC0136 , AMC0311D , AMC0311S , AMC0386 , AMC0386-Q1 , AMC1100 , AMC1106M05 , AMC1200 , AMC1200-Q1 , AMC1202 , AMC1203 , AMC1204 , AMC1211-Q1 , AMC1300 , AMC1300B-Q1 , AMC1301 , AMC1301-Q1 , AMC1302-Q1 , AMC1303M2510 , AMC1304L25 , AMC1304M25 , AMC1305M25 , AMC1305M25-Q1 , AMC1306M05 , AMC1306M25 , AMC1311 , AMC1311-Q1 , AMC131M03 , AMC1336 , AMC1336-Q1 , AMC1350 , AMC1350-Q1 , AMC23C12 , AMC3301 , AMC3330 , AMC3330-Q1
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- 引言
- 隔離式信號鏈簡介
- 選擇樹
- 電流檢測
- 電壓感測
- EMI 性能
- 終端設備
- 其他參考設計/電路
應用簡報
互聯網內容提供商、通信服務提供商以及眾多消費者和企業實體對云技術的需求不斷增長，因此對數據中心產生了強勁需求。這些數據中心服務器中的配電網絡（從前端功率因數校正 (PFC) 級到直流/直流級）必須滿足高效率和功率密度標準。
美國電力研究院 (EPRI) 與 ECOS 咨詢公司合作制定了一項稱為 80 PLUS 的認證標準，旨在促進數據中心服務器電源單元 (PSU) 的高效能源使用。服務器 PSU 可以根據其在額定負載和功率因數 (PF) 水平下的能效表現，獲得眾多 80 Plus 認證之一，例如金級、鉑金級等。
了解鈦金級標準要求
表 19、表 20 和 表 21 中分別顯示了 80 Plus 鈦金級標準的效率、PF 和電流總諧波失真 (iTHD) 要求。
| 115V 內部非冗余 | 230V 內部冗余 | 230V EU 內部非冗余 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 額定負載 | ||||||||||||
| 10% | 20% | 50% | 100% | 10% | 20% | 50% | 100% | 10% | 20% | 50% | 100% | |
| 鈦金級效率 | 90% | 92% | 94% | 90% | 90% | 94% | 96% | 91% | 90% | 94% | 96% | 94% |
| 輸出功率 | 10% | 20% | 50% | 100% |
| 功率因數 | > 0.90 | > 0.96 | > 0.98 | > 0.99 |
| 輸出功率 | > 5% 且 ≤10% | > 10% 且 < 20% | ≥ 20% | ≥ 40% | ≥ 50% |
| iTHD | < 20 % | < 15 % | < 10 % | ≤ 8% | ≤ 5% |
高效服務器 PSU 實施
圖 134 展示了具有 PFC 和直流/直流級的服務器電源實現方案。非隔離式 PFC 級確保整流后的線電流跟隨整流后的線電壓。該前端 PFC 級形成一個具有相對較大紋波的中間直流總線。然后，隔離式直流/直流級提供電氣隔離和經過良好調節且輸出電流紋波最小的輸出電壓。
圖 134 具有 PFC 和直流/直流級的服務器電源實施為了實現最高效率，功率因數應接近 1。高效的 PFC 由具有電壓和電流控制反饋環路的單相圖騰柱無橋拓撲實現。電壓反饋環路用于將 PFC 總線電壓調節至預選值，而電流反饋環路則調節總平均電感電流。電流環路需要高測量精度和高帶寬，以滿足鈦金級標準的效率、PF 和 iTHD 要求。電流和電壓檢測反饋路徑可能需要也可能不需要隔離，具體取決于 MCU 的架構和位置。
服務器 PSU 中的隔離式高性能電流和電壓檢測
基于分流器的電流測量是在電流反饋環路中實現高精度水平和高帶寬的優選方案。與開環霍爾效應電流傳感器相比，基于分流器的解決方案具有更高的精度、更低的溫度漂移和更高的帶寬。閉環霍爾傳感器模塊也可以作為一種替代方案，但為了達到所需的性能，它們的成本遠高于基于分流器的解決方案。
與增強型隔離式放大器（例如具有 ±250mV 輸入范圍的 AMC3301 或具有 ±50mV 輸入范圍的 AMC3302）配合使用的分流電阻器，可以使用單電源運行，提供高達 300kHz 的帶寬，是一種簡單且易于實施的、基于分流器的高精度隔離式電流檢測解決方案。這些產品包括完全集成的直流/直流轉換器，無需在電流測量側供電。對于電壓測量，電阻分壓器網絡后跟 AMC3330 等增強型隔離式放大器（±1V 輸入范圍）可實現非常精確的隔離式電壓檢測。圖 135 和圖 136 分別顯示了 AMC3301 和 AMC3330 的功能方框圖。
圖 135 AMC3301 方框圖
圖 136 AMC3330 方框圖結語
隨著服務器 PSU 制造商努力實現鈦金級標準認證的趨勢增加，AMC33xx 系列產品可提供高性能、低成本且易于實施的隔離式電流和電壓檢測解決方案。
資源
- 德州儀器 (TI)，隔離式放大器和調制器 TI 培訓和視頻
- 德州儀器 (TI)，比較隔離式放大器和隔離式調制器 白皮書
- 德州儀器 (Ti)，比較板載充電器和直流/直流轉換器中基于分流器和基于霍爾效應的電流檢測解決方案 白皮書
- 德州儀器 (TI)，隔離式分流器和閉環電流檢測的精度比較 應用簡報