Eckdaten

In diesem Beitrag untersucht Flex, ein Gründungsmitglied der PSA, die Vorteile der neuen Allianz für Kunden sowie die Spezifikationen, die die Kompatibilität definieren. Zudem werden die Vorteile der direkten 48-V-Wandlung in Anwendungen wie Rechenzentren, die immer mehr Energieeffizienz erfordern, näher erläutert.

Modernes Supply-Chain-Management und viele Unternehmensrichtlinien verlangen, dass für kritische (wenn nicht alle) Komponenten eines Designs mindestens eine alternative Bezugsquelle zur Verfügung steht. Dies schützt OEMs vor Verfügbarkeitsproblemen und ermöglicht ein gewisses Maß an Wettbewerbsfähigkeit zwischen Anbietern, wodurch sich die Kosten kontrollieren lassen.

Die Hersteller von Stromversorgungsmodulen sind jedoch bekannt dafür, ihre eigenen Footprints und mechanischen Abmessungen zu entwickeln, das heißt ein Wechsel der Zulieferer ist zwar möglich – in der Regel ist jedoch ein Redesign der Leiterplatte erforderlich. Dies verursacht zum einen Kosten und kann einen langwierigen Prozess nach sich ziehen mit entsprechenden Risiken.

Um dieses Problem zu adressieren und ein gewisses Maß an Standardisierung zu erzielen, wurden im Bereich der Stromversorgungsmodule verschiedene Allianzen entwickelt. Eine der neuesten Allianzen ist die PSA, die stark auf fortschrittliche Module mit hohen Strömen für Prozessoren, Speicher und ASICs ausgerichtet ist. Die Technologie kann aber auch in anderen Anwendungen zum Einsatz kommen.

Hauptziel der PSA

PSA-Anwendung mit zwei CPUs und zwei Speicherbänken.

PSA-Anwendung mit zwei CPUs und zwei Speicherbänken. PSA

In größeren Systemen steuert das Hauptmodul die Satellitenmodule.

In größeren Systemen steuert das Hauptmodul die Satellitenmodule. PSA

Das Hauptziel der PSA besteht darin, Standard-Stromversorgungsmodule (Power Stamps) aus mehreren Quellen für die Wandlung von 48 V Nennspannung in niedrige Spannungen bei hohen Strömen bereitzustellen. Um möglichst viele Module unterzubringen und zukunftssicher zu machen, ist die PSA-Architektur hinsichtlich Leistung/Strom vollständig skalierbar.

PSA hat beschlossen, sich darauf zu konzentrieren, Footprint und Funktion nur für die auf ST Microelectronics basierenden Power Stamps festzulegen, wobei die elektrische Leistungsfähigkeit von jedem der PSA-Mitgliedsunternehmen selbst bestimmt wird.

Die derzeitigen Mitglieder sind die vier Gründungsmitglieder Flex, Artesyn Embedded Technologies, Bel Power Solutions und ST Microelectronics. Weitere Unternehmen, die PSA-kompatible Produkte entwickeln, können beitreten, wodurch Anwender eine noch größere Auswahl erhalten.

Außerdem schreibt die PSA vor, dass die Module aus bestehenden Prozessen erstellt werden sollten, um eine Serienfertigung mit minimalem Risiko zu ermöglichen, was eine hohe Verfügbarkeit von Produkten und das Aufrechterhalten der Lieferkette sicherstellt.

Auf Systemebene basiert die PSA auf 100-A-Modulen. Systeme können mit bis zu sechs Modulen (einem Hauptmodul und bis zu fünf Satellitenmodulen) konfiguriert werden, wodurch das System mit 600 A ausgestattet ist. Wenn während des Betriebs der Strombedarf abnimmt, ermöglicht die integrierte Steuerung die automatische Deaktivierung von Satellitenmodulen, was einen sehr guten Wirkungsgrad über einen weiten Strombereich von 100 bis 600 A gewährleistet.

Bis zu 400 A am Prozessor

Während die mechanischen Abmessungen der PSA-Module festgelegt sind, wurden die Abmessungen der Anwendung für einen maximalen Benutzerkomfort definiert. Vier PSA-Module können entlang eines 58 mm × 58 mm großen Prozessors platziert werden, sodass lokal bis zu 400 A am Prozessor erzeugt werden können, wodurch keine langen Stromschienen erforderlich sind.

PSA-Module werden auf der Sekundärseite vollständig digital geregelt und ermöglichen so eine PM-Bus-AVS- oder Standard-SVID-Steuerung. Diese Standards sind vollständig in die Module integriert, sodass sich die Stromversorgung für jede Art von Anwendung optimieren lässt.

Bei Verwendung mit zwei VR13-HC-Prozessoren und zwei Bänken mit DDR-Speicher (als Beispiel) sind bis zu 400 A für den Prozessor und 200 A für jede Speicherbank erforderlich.

Der Strombedarf eines solchen Systems lässt sich mithilfe mehrerer Module abdecken. Dabei fungiert das Hauptmodul als Steuerstufe für bis zu fünf Satellitenmodule und liefert selbst bis zu 100 A Strom. Die Satelliten bieten jeweils einen Strom von bis zu 100 A und werden ausschließlich vom Hauptmodul gesteuert. Es ist keine direkte Benutzeroberfläche für die Satelliten erforderlich. Satelliten, die aufgrund dynamisch wechselnder Lasten nicht benötigt werden, kann das Hauptmodul automatisch deaktivieren (und wieder aktivieren), wodurch sichergestellt wird, dass jederzeit ein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird.

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