通過在負(fù)空間設(shè)計(jì)電源來提高計(jì)算和功率密度

雖然耗電量大的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)處理組件變得越來越小，但將更多的組件裝入電路板會(huì)增加系統(tǒng)電源需求，從而增加電源模塊消耗的空間。雖然一些電源解決方案可以減小尺寸，但是大幅縮小功率轉(zhuǎn)換模塊尺寸的限制會(huì)產(chǎn)生最終的“計(jì)算與功耗”矛盾。通過在負(fù)空間設(shè)計(jì)電源可以位于印刷電路板（PCB）甚至服務(wù)器機(jī)柜的先前“無法使用”的空間中，為增加計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)容量提供了寶貴的空間。

遠(yuǎn)離添加更多

行業(yè)面臨著將不斷增加的處理能力應(yīng)用于現(xiàn)有或縮小空間的挑戰(zhàn)。但是，增加的計(jì)算能力伴隨著不斷增長的電力需求，并且提供額外的電力可能會(huì)占用額外的空間。設(shè)計(jì)工程師需要在PCB，設(shè)備和服務(wù)器機(jī)柜上擁有寶貴的空間，以獲得更高的計(jì)算和通信能力。簡而言之，他們需要他們的電源轉(zhuǎn)換供應(yīng)商拿走一些東西，以便他們可以為他們的系統(tǒng)添加更多的功能和功能。

一些傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換解決方案涉及物理重新包裝電源，使其更加模塊化和緊湊。另一種方法是將電源模塊堆疊在一起，以便在電路板上留出更多空間。

這些解決方案可行，但它們都基于這樣一種假設(shè)，即假設(shè)有固定數(shù)量的PCB或服務(wù)器機(jī)架真實(shí)房地產(chǎn)。在這種假設(shè)下，唯一的解決方案是從較小的封裝中擠出更多的功率。這種“在盒子里”的思維仍然意味著無論多么小而強(qiáng)大，電力占用了電路板或機(jī)柜空間;同樣的空間設(shè)計(jì)師需要越來越多的計(jì)算能力。

不要只是將功率元件做得更小，而是讓我們?cè)诤凶油饷嫠伎?，“如果我們還給這個(gè)板子或柜子空間怎么辦？”一種方法是查看以前無法通過各種約束限制的空間空間 - 并將電源轉(zhuǎn)換模塊放在那里。

這些限制 - 從組件之間所需的機(jī)械空間或散熱的挑戰(zhàn)，到鞏固謹(jǐn)慎的電源管理功能 - 限制了我們的電源空間。但它們也為將功率放入以前無法使用的電路板或設(shè)備空間帶來了新的挑戰(zhàn)。這就是我們所說的在負(fù)空間中進(jìn)行設(shè)計(jì)。

組合功能和特征以恢復(fù)無法使用的空間

一種方法未使用的空間是將功率組件功能或功能整合到單個(gè)包中。這種整合有助于消除以前機(jī)械或熱管理所需的組件之間的浪費(fèi)空間。

例如，假設(shè)PCB設(shè)計(jì)需要兩個(gè)獨(dú)立的6安培電源，每個(gè)電源都有自己獨(dú)立的電壓控制。通常，熱考慮需要圍繞動(dòng)力單元模塊的每側(cè)約4毫米（mm）的空間，或約12mm的浪費(fèi)的板空間。整合可以恢復(fù)丟失的空間。

我們?cè)贕E采用的一種方法是雙輸出功率單元模塊，在單個(gè)封裝中提供相當(dāng)于兩個(gè)6安培單元的功能，具有兩個(gè)不同的獨(dú)立控制對(duì)于每個(gè)6安培的電源負(fù)載（見圖1）。簡而言之，我們將兩個(gè)組件合二為一，將組件尺寸從735 mm 2 減小到僅550 mm 2 ，并回收25％的電路板空間用于計(jì)算功率。

圖1：機(jī)械約束

回收電路板空間的另一種方法是合并先前存放在單獨(dú)組件中的多個(gè)功能。還記得我們過去常常把所有那些花哨的立體聲組件占用在我們家的貨架空間嗎？最終，市場(chǎng)將它們整合為一個(gè)緊湊的單元。今天，我們甚至可以在智能手機(jī)上聆聽數(shù)以千計(jì)的歌曲。

這就是采用多種功能并將它們組合成一個(gè)電源模塊以釋放寶貴空間的原則。例如，傳統(tǒng)的電路板設(shè)計(jì)可能需要額外的分立元件，以便通過嚴(yán)格的設(shè)定點(diǎn)控制進(jìn)行精確的電流，電壓和溫度測(cè)量。

新的電源轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)可以在單個(gè)電源模塊產(chǎn)品中整合所有這些功能（參見圖2）。過去需要987 mm 2 的電路板空間現(xiàn)在已經(jīng)減少到緊湊的755 mm 2 ，使PCB設(shè)計(jì)人員能夠重新獲得23％的空間。

圖2：特征約束