作者:Palace eleven
转自:电源网星球号
《主板DC-DC模块损耗分析和实测效率对比》
对于服务器设备来说,虽然不像一些小终端那样追求极致的低功耗设计,但随着近年来CPU,内存和外设等性能的提升,整机功耗也在不断突破以往的限制,整机乃至机房的耗电量就成为重点被关注。
因为巨大的耗电量既造成能源的浪费,还会增加企业和个人的电费支出,而且散热也是一个令设计者头疼的问题。比如整机PSU转化效率为90%,进入主板后CPU供电模块的VRM效率为90%,那从整机输入侧到CPU核心电压这条路径上的电能转换效率只有90%*90%=81%!
可能这个数字不够直观,但拿目前主流服务器CPU TDP功耗大概300W举例,将会有19%*300W也就是57W浪费在VRM功率变换阶段,相当于一个桌面CPU的功耗!而这部分功耗最终会以热的形式传播到主板和空间,造成整机内部环境温度升高和器件温度升高,这是我们不想看到的。想避免或者减轻这部分浪费及其带来的负面影响,最有效的手段就是提高DCDC在功率变换过程中的转换效率。
图1. 同步BUCK降压电源原理示意图
1) HSFET导通损耗估算公式: 2) 开通&关断损耗估算公式: 3) 寄生电容Coss损耗估算公式: (或者Coss*Vin用Qoss代替)
4) 二极管反向恢复损耗估算公式:
1) LSFET导通损耗估算公式: 2) 体二极管损耗(死区续流)计算公式: 3) 寄生电容Coss损耗估算公式::
(或者Coss*Vin用Qoss代替)
1) 电感线圈直流损耗估算公式: 2) 电感磁芯损耗估算公式(一般以实测为准):
1) LSFET驱动损耗估算公式: 2) HSFET驱动损耗估算公式:
1) HSFET驱动LDO损耗估算公式: 2) LSFET驱动LDO损耗估算公式: 3) 内部逻辑LDO估算公式:
1) 输入电容损耗估算公式:
图2. DCDC理论计算参数设置
图3. DCDC理论计算效率曲线
图4. DCDC实测效率曲线
图5. DCDC实测效率曲线VS计算效率曲线
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