多年來，我們看到數據中心的使用大幅增加，以滿足不斷增長的互聯網流量需求，擴展移動語音/視頻/數據通信以及快速開發云計算服務。結果，功耗已成為這些中心經濟的主要因素。除此之外，還有來自環境保護局（EPA）等監管機構和綠色網格等行業協會的巨大壓力，以減少電力損失和節約能源。作為回應，工程師采取了多種方法來提高數據中心和電信設施中使用的電力系統的整體效率。

其中一種策略涉及使用更高電壓的直流（HVDC）總線。由于若干原因，使用400V（最大）直流配電（也稱為380VDC總線）已獲得業界的支持。一個主要的吸引力是提高電力鏈的整體能效。從系統的角度來看，研究人員已經證明，與傳統的AC-to-48 VDC轉換相比，使用高壓直流配電可以實現高出約10％的能源效率，根據Vicor白皮書“高壓”直流配電是提高系統效率和可再生能源機遇的關鍵“。

本白皮書指出推動電力電子設計人員邁向新400的其他因素VDC拓撲。例如，與AC不同，DC不需要源同步，并且可以從諸如太陽能和風能的可再生能源獲取電力。此外，它不需要相位平衡，并且諧波不是問題。此外，大多數備用能源，例如電池和飛輪，本身就是DC。最后，通過最小化功率轉換階段，以及建筑物布線，銅線和連接器，HVDC可降低總體擁有成本（TCO）。

在過去的幾年里，包括勞倫斯伯克利國家實驗室和英特爾實驗室在內的許多研究實驗室以及像Vicor這樣的電源制造商都展示了使用高壓的概念和節能效益數據中心和電信系統中的直流配電（參見TechZone文章“高壓直流配電提高數據中心系統效率”）。去年10月，在加拿大溫哥華舉行的第36屆國際通信能源大會（INTELEC）上，一些電源制造商超越了概念驗證。他們展示了在數據中心和電信工廠（包括建筑物）中采用高壓直流配電的可行性。

早期，400 VDC配電總線的采用一直是一個挑戰，因為無法獲得UL認證，生產 - 準備好的高壓電源。在INTELEC會議上，Anderson Power Products，艾默生網絡能源（現稱Artesyn Embedded Technologies，IBM，Universal Electric Corp.和Vicor）等主要制造商展示了400 VDC生態系統的可行性。這些制造商與其他組件供應商一起展示了功能齊全的400 VDC配電解決方案，突出了該技術的可行性以及解決方案構建模塊的可用性。

HVDC解決方案的詳細信息

根據Vicor文章“顯示器顯示電信和數據中心應用的400 V DC的可行性增加”中的描述， 2 演示中使用的機架式電源產品表明400 VDC如何為代表不同功率級別的不同類型的負載供電。例如，艾默生整流器產生380 VDC，用于為高壓照明裝置，Vicor總線轉換器和小型英特爾工業微型服務器等負載供電。 380 VDC還為第二個Vicor總線轉換器供電，后者又為瞻博網絡的電信級路由器供電（圖1）。從交流整流器到負載點（POL）DC/DC轉換器（包括電源連接器和保護裝置）的所有電源組件都安裝在兩個機架中。討論表明，機架式設備用于演示，類似于電信和數據中心設施中常見的設備配置。

圖1：INTELEC 2014上展示的全功能400 VDC電源系統。

雖然一個機架部署了380 VDC整流器，備用電池，斷路器和分配元件，但第二個機架包含計算設備，包括瞻博網絡路由器，IBM服務器以及采用最新Anderson DC插頭的多個電源板。圖2中描繪了帶有電源設備的兩個機架的照片。

圖2：用于演示功能性400 VDC電源系統的所有電源組件均安裝在兩個機架中。

用作解決方案一部分的Vicor總線轉換器是BCM總線轉換器，采用制造商專有的ChiP封裝（圖3），可作為BCM400P500T1K8A30使用。它采用400（或380 V）VDC輸入，提供隔離，未調節的48 VDC輸出，連續輸出功率高達1750 W.它可以并聯以獲得更高的功率輸出。為了實現百分之九十八的峰值效率和2750 W/in 3 功率密度，BCM DC/DC轉換器采用制造商專有的正弦幅度轉換器（SAC）拓撲結構，具有零電壓/零電流切換（ZVS/ZCS）。此外，它還利用了Vicor ChiP包裝技術的熱量和密度優勢。

圖3：Vicor的高功率BCM總線轉換器采用專有的ChiP封裝，具有前所未有的功率密度和極高的轉換效率。

因此，BCM總線電源轉換器模塊提供靈活的熱管理選項，具有極低的頂部和底部熱阻抗。根據Vicor的數據表，采用ChiP封裝的BCM電源模塊可在95°C的外殼溫度下提供全功率運行，并且在使用雙面冷卻時不會降額。此外，根據Vicor的解釋，該架構在寬負載變化范圍內保持高效率，并允許無縫，動態地使用多個源，例如整流DC線路，電池和可再生能源，因為它們可在HVDC生態系統中使用。

為了進一步降低48 VDC總線降低負載點（POL）電壓以驅動IC負載（如微處理器，FPGA和ASIC），Vicor準備了一個隔離式降壓轉換器系列PI31xx將48 V輸入轉換為3.3 V或更高。例如，PI3101-00-HVIZ可以提供高達18 A的3.3 VDC輸出。這些模塊采用PSiP封裝，將控制器，電源開關，平面磁性元件和支持組件集成在一個高密度表面貼裝封裝中。

總之，INTELEC 2014聯合全功能高壓直流配電解決方案的演示表明，在數據中心和電信設施（包括建筑和工業綜合體）中部署400 VDC配電拓撲的障礙），已被克服。多個電源組件供應商現在可以很好地支持部署。