發(fā)布時間：2020-10-13 15:52

　　 隨著網(wǎng)絡時代的發(fā)展,無限增長的數(shù)據(jù)對服務器提出了新的要求：節(jié)約空間,便于集中管理,易于擴展和提供不間斷的服務。刀片服務器(Blade Server)由此應運而生。而在刀片服務器系統(tǒng)中,服務器單板性能和密集程度有了大幅度的提高,每個單板的功耗可達300W,電源系統(tǒng)的性能良好與否直接關(guān)系到服務器是否可以高效率的工作。尤其是隨著處理器芯片、芯片組、以及各個控制芯片工藝、性能的提升,芯片需求的核電壓越來越小,電流越來越大,這使得對單板電源的可靠性,穩(wěn)定性,效率,以及動態(tài)響應特性要求越來越高。 本文提出了一種以AMD皓龍?zhí)幚砥鳛楹诵牡牡镀⻊掌鞴╇娤到y(tǒng)的解決方案。首先根據(jù)單板芯片以及外圍電路的功耗需求,設(shè)計出一種基于ATCA規(guī)范的系統(tǒng)電源拓撲結(jié)構(gòu)。 其次根據(jù)系統(tǒng)電源技術(shù)指標要求,對系統(tǒng)各個模塊提出了詳細的設(shè)計方案。主要包括緩啟模塊、Buck型開關(guān)電源模塊、LDO模塊、STB電源模塊以及電源管理模塊。其中Buck型開關(guān)電源模塊為關(guān)鍵芯片以及相關(guān)電路提供所需電壓,是本文研究重點,包括以TPS40071為核心的降壓模塊和VRM(電壓調(diào)節(jié)模塊)電路。本文中TPS模塊采用電流型PWM控制方式,通過電壓反饋環(huán)和電流反饋環(huán)的雙環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成反饋環(huán)路,相對于傳統(tǒng)的電壓型控制方式具有更高的穩(wěn)定性和負載變化時的快速響應特性。根據(jù)CPU電源需求特點,本文提出了一種基于HIP6301的并聯(lián)模式下的多相控制開關(guān)電源方案來實現(xiàn)VRM電路,在滿足CPU低電壓,大電流需求的同時,可以提高負載的瞬態(tài)響應。 由于單板電源種類繁多,各個芯片對電源時序的要求各不相同,所以本文對單板電源時序進行了論述,通過南橋電源監(jiān)控單元和邏輯模塊來控制單板上電時序。 最后,通過搭建測試環(huán)境,對主要開關(guān)電源模塊性能進行測試,包括轉(zhuǎn)換效率以及精度測試、紋波測試、驅(qū)動測試以及動態(tài)響應測試等,測試結(jié)果滿足系統(tǒng)設(shè)計指標。
【學位單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：TP303.3
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究目的及其意義
    1.2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
    1.3 課題來源與論文結(jié)構(gòu)
第2章 BA22服務器電源總體設(shè)計
    2.1 ATCA標準
    2.2 刀片服務器
    2.3 服務器單板概述
        2.3.1 BA22刀片服務器功能
        2.3.2 關(guān)鍵器件選擇
        2.3.3 BA22服務器總體架構(gòu)
    2.4 系統(tǒng)電源功耗需求
    2.5 系統(tǒng)電源架構(gòu)設(shè)計
第3章 BA22服務器電源模塊設(shè)計
    3.1 電源緩啟動模塊
    3.2 48V轉(zhuǎn)12V模塊
    3.3 BUCK型開關(guān)電源模塊
        3.3.1 穩(wěn)壓原理概述
        3.3.2 控制方式選擇
        3.3.3 元器件選型原則
        3.3.4 TPS降壓模塊
        3.3.5 CPU電源模塊
    3.4 LDO電源模塊
    3.5 STB電源模塊
第4章 BA22服務器電源時序設(shè)計
    4.1 電源上電流程設(shè)計
    4.2 功能實現(xiàn)以及仿真
        4.2.1 邏輯模塊信號說明
        4.2.2 邏輯模塊功能仿真
第5章 BA22服務器電源性能測試
    5.1 效率以及穩(wěn)壓精度測試
    5.2 紋波噪聲測試
    5.3 上電以及驅(qū)動波形測試
    5.4 動態(tài)特性測試
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的論文
附錄一:TPS降壓模塊原理圖
附錄二:CPU模塊電源原理圖

【參考文獻】

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本文編號：2839370