MPSの完全集積電源モジュールがクラウドコンピューティングを後押し
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近年、人工知能 (AI) とビッグデータ業界は、5G通信技術、Internet of Everything (IoE) 、およびインテリジェントな世界を急速に革新および開発してきました。特にクラウドコンピューティング・アプリケーションの場合、データセンタとプライベートサーバ間での迅速なデータ処理に対する需要はかつてないほど高まっています。これらのアプリケーションの将来の需要を満たすために、主要メーカーは、GPU (グラフィックプロセッシングユニット)、FPGA、および特定用途向け集積回路 (ASIC) に基づくハードウェアアクセラレーションシステムを導入しています。
計算加速チップの必要性は絶えず増加しており、設計者は、高速応答、高効率、および優れたスケーラビリティを提供する集積電源製品用のハードウェアを作成する必要があります。クラウドコンピューティングの問題点に対処するために、MPSは大電流のマルチ出力アプリケーションに焦点を合わせた包括的な電源ソリューションを提供します。MPSの電源モジュールは、敏捷性、効率性、統合性、スケーラビリティという４つの主要な開発トレンドにも対応しています。
MPS独自のコンスタントオンタイム (COT) およびマルチフェーズ・コンスタントオンタイム (MCOT) 制御方法は、大きな動的負荷の下で俊敏な応答を実現できます。敏捷な応答により、出力コンデンサの数が大幅に削減され、BOM (部品表) コストが削減されます。図1は、12V入力、0.75V出力、0Aから250A負荷、および100A / μsでの大規模な動的スイッチングを提供するために並列に動作する4つのMPM3695-100を示しています。このデバイスは超高速過渡応答を提供し、±3％の出力電圧オフセットを実現します。迅速な応答により、入力電圧の精度と、負荷スイッチングの計算から生じる大きな動的電流との間のトレードオフが解決されます。
図1：大きな動的負荷の下でのMPM3695-100の俊敏な応答
MPSのモノリシック、マルチ出力設計を高度なパッケージングテクノロジーと組み合わせて、高度に集積されたコンパクトなソリューションを作成し、システムの設置面積とコストを削減できます。人工知能の普及に伴い、ハードウェア加速チップは、高帯域幅メモリ (HBM) 、A/Dコンバータ (ADC) 、アクセラレーションエンジンなどのより機能的なコンポーネントを集積し続けています。ただし、コンポーネントが異なれば入力電力、電圧、および電流の要件も異なる可能性があるため、集積を追加すると新たな課題が発生します。複数の個別電源チップまたはモジュールを使用すると、PCB面積が大幅に増加し、すでに複雑な設計をさらに複雑にします。
これらの課題に対応するために、MPSは、高度なパッケージングテクノロジを備えた完全に集積されたモジュールとして機能するさまざまなマルチ出力電源モジュールを導入しました。図2は、業界初の4ウェイ電源モジュールであるMPM82504を示しています。このデバイスは25Aの電源モジュールであり、複数のMPM82504モジュールを並列接続して、最大800Aの出力電流を供給することができます。
図2: MPM82504は柔軟な出力の組み合わせを提供します
幅広いアプリケーションをカバーするために、MPSには、デュアル出力およびクアッド出力製品を含む、完全に集積されたさまざまなマルチ出力電源モジュールがあります。図3は、デュアル出力MPM3690シリーズ (MPM3690-20A、MPM3690-30B、MPM3690-20B、MPM3690-30A、MPM3690-50A、およびMPM3690-50B) を含む特定の出力モジュールの仕様を示しています。クアッド出力オプションには、MPM81204およびMPM54304が含まれます。MPM3690シリーズは、3つの出力仕様とタイミング制御用のデュアルEN/PGピンを備えています。MPM81204は、高速動的応答とシンプルな外付けコンポーネントを備えたデュアル12Aおよびデュアル5A出力を備えているため、5G信号トランシーバでの使用に最適です。MPM54304は、デジタル電源管理機能を備えた最初の電源モジュールであり、AspenCoreが主催する2019年のダブルサミットで「電源管理/電圧コンバーターオブザイヤー」を受賞しました。MPM54504は、このシリーズのもう1つの高性能モジュールであり、広い入力範囲にわたって優れた負荷およびラインレギュレーションを備えた4ウェイ5A電源モジュールです。
図3: MPSマルチ出力電源モジュールの仕様
複数の電源モジュールを並列化することで、スケーラビリティが提供されます。単一モジュールソリューションでは加速チップに対する現在の要求を満たせない可能性があるため、モジュールを並列化することで、設計者はさまざまなメーカーの要求にすばやく対応できます。加速ハードウェアメーカーは、多くの場合、個々の加速チップの供給電流と電圧レールに基づいて電源ソリューションを再設計することを余儀なくされ、市場投入までの時間と全体的なコストが増加します。この問題を解消し、ハードウェア設計を加速するために、MPSは、複数の並列出力を使用して出力電流を有効にするさまざまなスケーラブルな電源モジュールを導入しました。
注目すべき例は、前述のMPM3695-100で、これは幅広いシステム要件をサポートします。単一のモジュールとして、デバイスは100Aの出力電流を提供できます。 2つのモジュールを並列に使用すると、200Aを供給でき、最大8倍まで拡張可能で、合計800Aの出力電流が得られます。図4は、8個のMPM3695-100 デバイスが連携する場合のアプリケーションを示しています。
図4：並列の8つのMPM3695-100モジュールは800Aを供給します
MPSの電源モジュールは、高度に集積され、スケーラブルで効率的なソリューションを開発するのに役立つ独自の利点を設計者に提供します。世界をリードする半導体サプライヤーとして、電源システムにおけるすべての電圧と電流幅に対応することができる電源モジュールソリューションを提供することで、MPSはクラウドコンピューティングハードウェアの促進に貢献します。
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