在不斷變化的情況下，自動調(diào)節(jié)電源架構(gòu)來確保達到最佳運作效率，不僅可以在電源中最大限度地減小能源轉(zhuǎn)換損耗，還可以最大限度地減少主動式冷卻系統(tǒng)，比如托盤風(fēng)扇和服務(wù)器房間空調(diào)系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)消耗的能源。除了節(jié)省能源之外，還可以減少冷卻需求，以騰出更多的空間來安裝服務(wù)器、交換機或線路卡。

　　同時，軟件定義的電源架構(gòu)優(yōu)勢可以受益于可靠性的提高，連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓以保持最佳的效率，并且最大限度地減少發(fā)熱，并減少施加在中間總線轉(zhuǎn)換器（IBC） 和負載點（POL）轉(zhuǎn)換器上的應(yīng)力，最終，軟件定義的電源架構(gòu)還能最大限度地減少電源故障引起的宕機時間。

　　實際的軟件定義電源

　　連接性提供了催化劑，把電源轉(zhuǎn)換器從一個個孤島改變?yōu)閰f(xié)作系統(tǒng)中互連的單元，這種協(xié)作系統(tǒng)能夠響應(yīng)位于軟件定義的電源架構(gòu)核心的中央控制器指令。開放式標(biāo)準 PMBus是理想的媒介，兼容PMBus的前端ac-dc電源、數(shù)字POL和IBC產(chǎn)品已經(jīng)面市，它們?yōu)殡娫垂?yīng)商開始為客戶搭建軟件定義的電源架構(gòu)，起到了關(guān)鍵的推動作用。

　　圖2：開放式標(biāo)準PMBus是在軟件定義電源架構(gòu)中連接電壓轉(zhuǎn)換器的理想媒介

　　軟件定義電源正在增值供電應(yīng)用領(lǐng)域快速普及，在這些系統(tǒng)中，數(shù)字電源的特性同時為設(shè)計公司和最終用戶提供了經(jīng)濟優(yōu)勢。

　　不過，設(shè)計團隊需要花費時間來創(chuàng)建模型和開發(fā)算法，才可以充分利用軟件定義供電技術(shù)的“能力”。某些供應(yīng)商可能首先在電路板級實施軟件控制，后面再將機架和大功率轉(zhuǎn)換級部分帶入軟件定義的架構(gòu)中。另一些供應(yīng)商可能在大功率級開始設(shè)計，然后將軟件控制向前擴展至機架及電路板級。此外，早期的控制算法可能比較簡單，只需根據(jù)少數(shù)幾個參數(shù)來預(yù)測，但隨著時間的推移，由于需要更詳細地分析更大的數(shù)據(jù)集，所以算法也會變得越來越復(fù)雜。

　　隨著業(yè)界對這些技術(shù)的熟悉程度加深，而且在后續(xù)的項目中可以快速、高效使用并已通過驗證的設(shè)計不斷增多，未來的設(shè)計人員將能夠快速交付新的項目，并且集中精力開發(fā)額外的增值功能。其中可能包括預(yù)見性維護，幫助提升主要的性能標(biāo)準，比如正常運作時間，同時通過減低設(shè)備更換率來降低大型設(shè)備的成本支出。

　　CUI已經(jīng)在3kW PSE-3000等前端AC-DC電源以及Novum 系列 數(shù)字 IBC 和 非隔離型dc-dc數(shù)字POL轉(zhuǎn)換器中實施PMBus連接性。這些產(chǎn)品能夠通過業(yè)界標(biāo)準協(xié)議與電壓轉(zhuǎn)換器通信，可以推動設(shè)計人員構(gòu)建聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字控制電源架構(gòu)。

　　IBC 備有多種標(biāo)準模塊尺寸，并且支持動態(tài)總線電壓（Dynamic Bus Voltage， DBV），后者允許隨著負載情況的改變來調(diào)節(jié)IBC電壓，從而優(yōu)化轉(zhuǎn)換效率。可以經(jīng)由PMBus設(shè)置或通過安裝在基于IBC集成式ARM？微控制器上的電源優(yōu)化固件來設(shè)置電壓。在IBC級的DBV就像在負載點的AVS一樣，在最大化效率方面極有成效，方法是通過調(diào)節(jié)功率包絡(luò)來適應(yīng)負載條件，進而最大限度地減少浪費的能源。除了設(shè)置IBC電壓之外，PMBus接口還允許通過中央控制電壓余量、故障管理、精密延時爬升和啟動/停止進行研究。

　　Novum POL轉(zhuǎn)換器允許利用PMBus指令來進行與IBC模塊相似的控制，并且可以實現(xiàn)軟件控制的電壓排序和跟蹤。

　　為了說明通過自動適應(yīng)電源架構(gòu)可能實現(xiàn)的節(jié)能效果，考慮將平均效率達到95%的一個前端AC/DC電源，運作效率為93%的IBC，以及一個運作效率為 88%的負載點組合起來。在所有三個轉(zhuǎn)換器上，22.2%的輸入功率以熱量形式散發(fā)。如果每級效率只增加1%，能源耗散可以削減至19.6%，這相當(dāng)于 12%的改善，是非常顯著的效率提升。另外，冷卻負載的減小還可節(jié)省能源。

　　未來

　　隨著軟件定義的電源架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心和電信公司日益普及，業(yè)界必需依賴來自不同供應(yīng)商的電源模塊之間的互操作性。雖然PMBus在一定程度上實現(xiàn)了模塊間連接的標(biāo)準化，但是，某些指令開放解釋，當(dāng)與不同制造商的轉(zhuǎn)換器共用時可能產(chǎn)生不同的結(jié)果。為了克服這個問題，由CUI、愛立信電源（Ericsson Power Modules）和村田公司組成的AMP Group（現(xiàn)代電源架構(gòu)）聯(lián)手合作，在包括PMBus指令響應(yīng)的諸多軟件方面進行了標(biāo)準化，并對外形尺寸和引腳配置等機械細節(jié)也進行了標(biāo)準化。

　　圖3：AMP集團成立旨在針對軟件定義電源應(yīng)用進行協(xié)作和開發(fā)多來源解決方案

　　結(jié)論

　　軟件定義的電源架構(gòu)不僅可以在設(shè)計階段提供效率改進和節(jié)能，還降低了基礎(chǔ)架構(gòu)擁有者所需負擔(dān)的運營成本。更進一步的優(yōu)勢包括提高可靠性以及實施預(yù)見性維護的機會，最終帶來更長的正常運作時間?；谀M的電源架構(gòu)正在快速朝向軟件定義的電源架構(gòu)演進。隨著電源設(shè)計團隊日益熟悉這項技術(shù)，他們將能夠以高成本效益的快速方式提供日益全面、高效和可靠的電源系統(tǒng)。