芝芯方案｜拒绝中途崩溃，节能稳定的服务器如何设计？

来源:东芝半导体发布时间:2022-12-26635浏览

询问 AI

问

新冠疫苗打完能管多久?

答

由于新冠病毒出现还不到一年，疫苗能提供多长时间的保护还不能下结论，但目前数据显示，疫苗保护期在半年以上是没有疑问的。

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如果服务器突然崩溃了会怎么样？大概会出现：

数百万网络游戏竞技者同时掉线

视频网站出现大规模的无法访问故障

金融系统瘫痪，资金交易中断

服务器是一种管理计算资源的计算机，一般部署在需要对数据处理速度有高要求的企业中，例如网络运行商、金融企业或是游戏公司等。在大数据智能时代，随着新型移动终端连接数量持续增长，流量爆发将驱动数据计算、存储需求呈几何级增长，服务器的工作量也骤然提升，因此企业需要一款具有高效处理能力的服务器来保障正常运行。与此同时，日益严重的环境问题，也提升了人们对于节能减排的重视程度，在此背景下，如何降低服务器的功耗也是工程师需要考量的问题。

基于以上两点需求，东芝推出了一款服务器解决方案，该方案主要是通过提高电源性能和保护功能来促进服务器的节能和稳定运行。在降低功耗方面，本方案使用了东芝结合最新工艺和高散热封装的MOSFET，此举措有助于在高负载运行时提高电力的转化率，并减少系统发热问题。此外，在稳定性方面，东芝也使用具有各种保护功能的高性能半导体产品，如东芝的光耦、eFuse IC、TVS二极管（ESD保护二极管）来提高系统的稳定运行能力。

图1 总方框图

DC-DC电源电路：

对于DC-DC电源的PFC电路，可使用配备高VDSS和低RDS(ON)的MOSFET，这可以最大限度地减少发热和电流消耗并降低输出损耗。此外，东芝的功率MOSFET系列采用高散热封装，可以进一步提高散热能力。在此方面推荐使用东芝TPH3R70APL、TK040N65Z、SSM6K341NU以及SSM3K341R。

在DC-DC电源电路中，晶体管输出光耦用于向原边反馈电压。由于原边和复边需要不同电位的信号传输，因此利用光电耦合器可以简单可靠地实现信号路径隔离。东芝TLP785、TLP291以及TLP2767光耦通过了UL1577VDE：EN60747-5-5、EN62368-1等认证，可以很好地满足设计需求。

图2 DC-DC电源电路

外围接口电路：

在接口电路部分，为防止外部浪涌电压造成器件损坏或故障，本方案采用了带有ESD保护的TVS二极管，例如DF2B7ASL、DF2B5M4SL、DF2B6M4SL等。与传统产品相比，通过这些产品的使用可有效改善ESD吸收，保护电路设备。

图3 外围接口电路

风扇单元：

风扇是服务器散热系统的重要单元，在本方案中，提供了3相直流无刷电机控制IC——TC78B025FTG、TC78B027FTG和TC78B009FTG作参考。其中，TC78B025FTG、TC78B027FTG可实现有霍尔正弦波PWM驱动，而TC78B009FTG适用于无霍尔方波PWM驱动，使用此类电机驱动电路有利于简化设计，提高系统集成度并降低系统BOM成本。