Ischia, 21-23 giugno 2006Riunione Annuale GE 2006

Convertitori Phase-Convertitori Phase-Shifted per Shifted per l’Alimentazione l’Alimentazione DistribuitaDistribuitaF. Belloni, P.G. Maranesi, M. RivaUniversità degli Studi di Milano

Ischia, 21-23 giugno 2006Riunione Annuale GE 2006

Evoluzione dei point of loadEvoluzione dei point of load

Sistemi di calcolo sempre più potenti:alimentazione dei processori a tensione minore e corrente maggioretransizioni tra modi di funzionamento più rapide

Nuove richieste per il sistema di alimentazione:convertitori più efficienti e compatticonvertitori commutanti in alta frequenzaconvertitori POL per le basse tensioni

Spinta verso la definizione di nuove strutture per la distribuzione della potenza nei sistemi di calcolotipicamente server di fascia medio-alta (8-10M unità/anno)

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Regulation Requirement for Intel® Regulation Requirement for Intel® Xeon™ ProcessorXeon™ Processor

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Architetture di distribuzioneArchitetture di distribuzioneCENTRALIZZATA

Un singolo convertitore DC/DC forniscetutte le tensioni per l’alimentazione degli integrati

DISTRIBUITA

Un convertitore principale genera un busa media tensione che viene portato alle schede; ogni dispositivo è poi alimentato da un convertitore POLBUS INTERMEDIO

È simile alla distribuita, ma vengono generatianche bus secondari su ogni scheda. Convertitori POL provvedono alle bassetensioni per l’alimentazione degli integrati

SPOT

Ibrido tra architettura distribuita e a busintermedio. Alcuni circuiti sono alimentatidirettamente da un convertitore principale,mentre per gli integrati si genera una tensioneintermedia che viene abbassata da POL

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Convertitore DC/DC primarioConvertitore DC/DC primario

PFCDC/DCMAIN

DC/DC

DC/DC POL

LOAD

LOAD

LOAD

220V ac 400V dc

12V dc

Specifiche:Vin=400VVout=+12V1,2,3,4,-12VPout=800WFs=500kHzRendimento

Loading 100% 50% 20%

Req.minimum 70% 72% 65%

Rec.minimum 77% 80% 75%

PRIN 2004 -Convertitori integrati DC/DC a commutazione risonante per alimentazione distribuita

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Topologia circuitale: SILCTopologia circuitale: SILC

PFC

Ts

Ts

11

12

0

D1

D2

C01

0

D3

D4

C02

0

D5

D6

C03

0

D9

D10

C05

0

D7

D8

C04

0

R01

R02

R

R

R

-12V

0

03

0

05

0

04

0

0

+12V2

+12V3

+12V1

+12V4

T1

T1' ILL

IT1

S4

S3

S2

S1

C

C

C

C

0

220VAC50Hz

400VDC

Auxiliary +5V

+3.3V

+5VSBConverters

InputFilter

Current limiter

Current limiter

Current limiter

Current limiter

Current limiter

S3

Drivers

S2 S4S1

L6385L6385

STM

Prototype

Controller

Decoupler

0

Analisi statica:commutazioni in alta frequenzapartizione della Vinampio range di ZVSalto rendimento

Analisi dinamica:dinamica a polo dominante

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Realizzazione di un prototipoRealizzazione di un prototipoCollaborazione con STMicroelectronics – Agrate (MI)

80,00%

82,00%

84,00%

86,00%

88,00%

90,00%

92,00%

94,00%

96,00%

98,00%

100,00%

20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00% 90,00% 100,00%

Load (%FL)

Eff

icie

ncy

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Sviluppi futuriSviluppi futuri

Domanda PRIN 2006:

collaborazione con il medesimo consorzio universitario e con ST Microelectronics

studio di un controller driver integrato per topologie phase-shifted