【導(dǎo)讀】5G時(shí)代萬(wàn)物互聯(lián)，云計(jì)算的快速發(fā)展令人驚嘆。大型互聯(lián)網(wǎng)公司、云計(jì)算服務(wù)提供商和通信服務(wù)提供商對(duì)服務(wù)器的計(jì)算性能和數(shù)據(jù)處理速度有了更高的要求。傳統(tǒng)CPU已不能滿足當(dāng)今的數(shù)據(jù)處理要求。
以GPU為核心的硬件加速卡仍遙遙無(wú)期，就目前而言，因其可配置性、靈活性、較短的開發(fā)周期、高并行計(jì)算速度和低延遲，以FPGA為核心的加速卡優(yōu)勢(shì)顯而易見。
未來(lái)，基于PCIe接口和FPGA的熱插拔加速卡市場(chǎng)將出現(xiàn)驚人的增長(zhǎng)。對(duì)當(dāng)今的硬件來(lái)說(shuō)，加速器仍可以證明其價(jià)值。
新挑戰(zhàn)
這種爆炸性增長(zhǎng)的背后是技術(shù)的不斷發(fā)展。無(wú)論是提高計(jì)算速度還是增強(qiáng)處理器功能，電源設(shè)計(jì)都面臨不小的挑戰(zhàn)（見圖1）。
圖1：加速卡的發(fā)展趨勢(shì)
隨著數(shù)據(jù)處理的帶寬和要求越來(lái)越高，處理器需要的電流和功率也越來(lái)越多。加速卡的計(jì)算密度和浮點(diǎn)速度要求也變得越來(lái)越難以滿足工業(yè)需求。
加速卡插槽通常都符合PCIe標(biāo)準(zhǔn)，因此電路板尺寸是固定的。但處理器的尺寸因不斷增長(zhǎng)的計(jì)算要求而增加，為電源留出的空間不斷壓縮。
在新的挑戰(zhàn)之下，電源模塊以其高集成度、小尺寸和高功率密度的優(yōu)勢(shì)脫穎而出，完全滿足了加速卡的電源要求。
新需求
在加速卡提出新挑戰(zhàn)的同時(shí)，F(xiàn)PGA電源要求也越來(lái)越復(fù)雜。這些新的電源要求如下所述（如圖2所示）：
1.輸出電壓偏移：電壓軌的輸出電壓偏差必須小于±3％，而且設(shè)計(jì)中應(yīng)留有足夠的余量。要求優(yōu)化控制環(huán)路以增加帶寬并確保其穩(wěn)定性，同時(shí)謹(jǐn)慎選擇并設(shè)計(jì)去耦電容。
2.單調(diào)啟動(dòng)：所有電壓軌的啟動(dòng)必須單調(diào)上升，而且應(yīng)避免輸出電壓回到其起始值。
3.輸出電壓紋波：在穩(wěn)態(tài)操作中，所有電壓軌（模擬電壓軌除外）的輸出電壓紋波必須至少為10mV。
4.時(shí)序：在啟動(dòng)和關(guān)斷期間，F(xiàn)PGA必須滿足特定的時(shí)序要求。
圖2：FPGA電源設(shè)計(jì)要求
為了應(yīng)對(duì)新的電源挑戰(zhàn)與要求，MPS的高級(jí)應(yīng)用工程師們專門針對(duì)PCIe接口和FPGA可插拔加速卡做了技術(shù)直播，介紹了MPS的幾種主要電源模塊產(chǎn)品：
● MPM3695-100：提供異相工作模式的100A電源模塊
● MPM82504：第一款具有可并聯(lián)輸出的4通道25A電源模塊
● MPM54304：具有內(nèi)置啟動(dòng)時(shí)序配置的4通道3A電源模塊
直播中還介紹了MPS特有的雙輸入電源解決方案，該方案可以滿足大功率加速卡的雙輸入（PCIe電源+輔助電源）需求（見圖3）。
圖3：雙輸入電源解決方案
借助MPS專有的多相恒定導(dǎo)通時(shí)間（MCOT）技術(shù)，該解決方案可以確保在雙輸入環(huán)境中共享電源模塊的電流，并且在單PCIe電源和雙輸入情況下均可正常工作。
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