ZHCAE31 July 2022 AMC3301 , AMC3302 , AMC3306M25 , AMC3330 , AMC3336
1 應(yīng)用簡報
互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商、通信服務(wù)提供商以及眾多消費(fèi)者和企業(yè)實體對云技術(shù)的需求不斷增長，因此對數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生了強(qiáng)勁需求。這些數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中的配電網(wǎng)絡(luò)（從前端功率因數(shù)校正 (PFC) 級到直流/直流級）必須滿足高效率和功率密度標(biāo)準(zhǔn)。
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(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，旨在促進(jìn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源單元 (PSU) 的高效能源使用。服務(wù)器 PSU 可以根據(jù)其在額定負(fù)載和功率因數(shù) (PF) 水平下的能效表現(xiàn)，獲得眾多 80 Plus 認(rèn)證之一，例如金級、鉑金級等。
了解鈦金級標(biāo)準(zhǔn)要求
表 1、表 2 和表 3 中分別顯示了 80 Plus 鈦金級標(biāo)準(zhǔn)的效率、PF 和電流總諧波失真 (iTHD) 要求。
| 115V 內(nèi)部非冗余 | 230V 內(nèi)部冗余 | 230V EU 內(nèi)部非冗余 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 額定負(fù)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(shù) | > 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(wù)器 PSU 實施
圖 1 展示了具有 PFC 和直流/直流級的服務(wù)器電源實現(xiàn)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(jīng)過良好調(diào)節(jié)且輸出電流紋波最小的輸出電壓。
圖 1 具有 PFC 和直流/直流級的服務(wù)器電源實施為了實現(xiàn)最高效率，功率因數(shù)應(yīng)接近 1。高效的 PFC 由具有電壓和電流控制反饋環(huán)路的單相圖騰柱無橋拓?fù)鋵崿F(xiàn)。電壓反饋環(huán)路用于將 PFC 總線電壓調(diào)節(jié)至預(yù)選值，而電流反饋環(huán)路則調(diào)節(jié)總平均電感電流。電流環(huán)路需要高測量精度和高帶寬，以滿足鈦金級標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)和位置。
服務(wù)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(huán)路中實現(xiàn)高精度水平和高帶寬的優(yōu)選方案。與開環(huán)霍爾效應(yīng)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(huán)霍爾傳感器模塊也可以作為一種替代方案，但為了達(dá)到所需的性能，它們的成本遠(yuǎn)高于基于分流器的解決方案。
與增強(qiáng)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(yùn)行，提供高達(dá) 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(chǎn)品包括完全集成的直流/直流轉(zhuǎn)換器，無需在電流測量側(cè)供電。對于電壓測量，電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)后跟 AMC3330 等增強(qiáng)型隔離式放大器（±1V 輸入范圍）可實現(xiàn)非常精確的隔離式電壓檢測。圖 2 和圖 3 分別顯示了 AMC3301 和 AMC3330 的功能方框圖。
圖 2 AMC3301 方框圖
圖 3 AMC3330 方框圖結(jié)語
隨著服務(wù)器 PSU 制造商努力實現(xiàn)鈦金級標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的趨勢增加，AMC33xx 系列產(chǎn)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(diào)制器 TI 培訓(xùn)和視頻
- 德州儀器 (TI)，比較隔離式放大器和隔離式調(diào)制器 白皮書
- 德州儀器 (Ti)，比較板載充電器和直流/直流轉(zhuǎn)換器中基于分流器和基于霍爾效應(yīng)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(huán)電流檢測的精度比較 應(yīng)用簡報