通过在负空间设计电源来提高计算和功率密度

虽然耗电量大的计算机和网络处理组件变得越来越小，但将更多的组件装入电路板会增加系统电源需求，从而增加电源模块消耗的空间。虽然一些电源解决方案可以减小尺寸，但是大幅缩小功率转换模块尺寸的限制会产生最终的“计算与功耗”矛盾。通过在负空间设计电源可以位于印刷电路板（PCB）甚至服务器机柜的先前“无法使用”的空间中，为增加计算和网络容量提供了宝贵的空间。

远离添加更多

行业面临着将不断增加的处理能力应用于现有或缩小空间的挑战。但是，增加的计算能力伴随着不断增长的电力需求，并且提供额外的电力可能会占用额外的空间。设计工程师需要在PCB，设备和服务器机柜上拥有宝贵的空间，以获得更高的计算和通信能力。简而言之，他们需要他们的电源转换供应商拿走一些东西，以便他们可以为他们的系统添加更多的功能和功能。

一些传统的电源转换解决方案涉及物理重新包装电源，使其更加模块化和紧凑。另一种方法是将电源模块堆叠在一起，以便在电路板上留出更多空间。

这些解决方案可行，但它们都基于这样一种假设，即假设有固定数量的PCB或服务器机架真实房地产。在这种假设下，唯一的解决方案是从较小的封装中挤出更多的功率。这种“在盒子里”的思维仍然意味着无论多么小而强大，电力占用了电路板或机柜空间;同样的空间设计师需要越来越多的计算能力。

不要只是将功率元件做得更小，而是让我们在盒子外面思考，“如果我们还给这个板子或柜子空间怎么办？”一种方法是查看以前无法通过各种约束限制的空间空间 - 并将电源转换模块放在那里。

这些限制 - 从组件之间所需的机械空间或散热的挑战，到巩固谨慎的电源管理功能 - 限制了我们的电源空间。但它们也为将功率放入以前无法使用的电路板或设备空间带来了新的挑战。这就是我们所说的在负空间中进行设计。

组合功能和特征以恢复无法使用的空间

一种方法未使用的空间是将功率组件功能或功能整合到单个包中。这种整合有助于消除以前机械或热管理所需的组件之间的浪费空间。

例如，假设PCB设计需要两个独立的6安培电源，每个电源都有自己独立的电压控制。通常，热考虑需要围绕动力单元模块的每侧约4毫米（mm）的空间，或约12mm的浪费的板空间。整合可以恢复丢失的空间。

我们在GE采用的一种方法是双输出功率单元模块，在单个封装中提供相当于两个6安培单元的功能，具有两个不同的独立控制对于每个6安培的电源负载（见图1）。简而言之，我们将两个组件合二为一，将组件尺寸从735 mm 2 减小到仅550 mm 2 ，并回收25％的电路板空间用于计算功率。

图1：机械约束

回收电路板空间的另一种方法是合并先前存放在单独组件中的多个功能。还记得我们过去常常把所有那些花哨的立体声组件占用在我们家的货架空间吗？最终，市场将它们整合为一个紧凑的单元。今天，我们甚至可以在智能手机上聆听数以千计的歌曲。

这就是采用多种功能并将它们组合成一个电源模块以释放宝贵空间的原则。例如，传统的电路板设计可能需要额外的分立元件，以便通过严格的设定点控制进行精确的电流，电压和温度测量。

新的电源转换设计可以在单个电源模块产品中整合所有这些功能（参见图2）。过去需要987 mm 2 的电路板空间现在已经减少到紧凑的755 mm 2 ，使PCB设计人员能够重新获得23％的空间。

图2：特征约束