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时代之变，引领电源产品设计不断变革

“碳中和”，5G，AI，Big Data！应接不暇的新名词出现，让我们深刻感受到生活正处在巨大的变革当中。5G时代的来临，改变了许多电源产品的设计理念，市场对中大功率电源的需求已大幅攀升。比如，由于数据流量的跃升、通信频率的提高、发射功率的加大，5G基站运行需要仰赖更多的电力供应。另一方面，由于5G传输距离更短，所以新建基站的数量需为4G基站的数倍以上，才能达到相同的覆盖率。这两个发展趋势要求通信电源产品必须追求更高的功率密度、更紧凑的封装体积、更智能的控制策略，更严格的安全认证等特性。同时“碳中和”目标的提出，使得充电桩、新能源汽车、光伏及风能发电，服务器等应用领域的电源产品也都在不断地推陈出新。

MPS推出系列隔离电源产品

在时代的变革推动下，MPS也顺势推出一系列针对中大功率应用的电源IC，旨在为业界提供高效、简单、可靠的选择。

MPS针对 3KW功率级别推出了一整套电源转换方案，其输入电压范围为85V至265Vac，输出电压为48V，包括Totem Pole PFC（图腾柱PFC）和LLC两级电路。它采用了MPS的隔离型门极驱动MP188xx、PFC/LLC控制器MPF320x0、集成电源型数字隔离器MPQ27800和隔离电流传感器MCS180x等最新产品。这些器件的协同设计，使得该方案实现了2.14W/cm3的功率密度，整体转换效率达到96%。

MPS 3kW功率级隔离电源整体方案

其中的拳头产品--隔离型门极驱动产品MP188xx包含多种通道配置，能够实现高达5KV隔离耐压、100KV/us共模抗干扰、30V输出端供电和低至50ns传输延时等关键指标。MP18831是一款隔离型半桥门极驱动器，具有高达 4A 的拉灌峰值电流能力。利用 MPS 专有的高压容性隔离技术，可以实现高达 5KVRMS 的耐受电压和额定值大于 100KV/us的共模瞬态抗扰度（CMTI）。该门极驱动器可以驱动各类型电源开关器件，具有传播延迟短和脉宽失真小的特性，封装选择有SOIC-16 NB/WB、LGA-13等。

MP18831典型应用电路

另外一款是集成电源型的四通道数字隔离器--MPQ27800，它可以提供高达150Mbps的传输速率和5V/200mA的隔离供电，信号传输方向可以有多种选择，完美替换传统的光耦隔离器并提供更佳的性能。同样地，它采用高压电容隔离技术，可以实现5KVRMS的隔离耐压。

MPQ27800典型应用电路

在集成式控制器方面，MPS的 MPF32010是一款用于 AC/DC 功率转换的 PFC 图腾柱数字控制器。图腾柱拓扑使用有源开关管代替双升压拓扑中的二极管整流器。这种配置方式可以增加整体效率。而且MPF32010集成了整个控制回路，并能允许用户通过友好的图形用户界面微调图腾柱的操作，从而大大简化了图腾柱的设计。

MPF32010集成了整个控制回路

同时，MPS还推出了独立的隔离电源模块MID1W0505，MID6W2424等系列产品。MID1W0505A 是一款半调制型、隔离式 DC/DC 变换器，在 -40°C 至 +125°C 工作温度范围内支持 4.5V 至 5.5V 的输入电压（VIN）以及高达 1W 的输出功率（POUT），且具有极好的负载和线性调整率。MID1W0505A-3 支持 3kVDC 隔离电压，它在一个芯片中集成了功率 MOSFET、变压器和反馈电路。与传统的隔离电源模块相比，提供了更紧凑的解决方案，具有可靠的工作性能。

MIDxxW0505A典型电路

MPS将持续致力于推出更多针对中大功率电源应用的IC产品，帮助电源设计师们不断地开发出性能更高、响应更快、体积更小、成本更低和开发周期更短的电源方案。

关于MPS

芯源系统股份有限公司（Monolithic Power Systems, Inc.，简称MPS），是全球领先的半导体公司，专注于高性能模拟集成电路和混合信号集成电路的设计、研发、制造和销售，产品广泛应用于汽车电子、云计算、存储、通讯、工业、消费电子等领域。MPS 创建于1997年，2004年在纳斯达克（NASDAQ）成功上市，目前市值超250亿美元。经过20余年的全球市场拓展，目前MPS在亚太、北美、欧洲等地区设有16家分支机构，业务覆盖全球30多个国家和地区，全球客户超10000家，累计出货1000亿颗芯片。

日前，IDC发布2021Q3全球服务器市场季度报告，数据显示，全球服务器市场同比上升8.8%至246.8亿美元，出货量同比增长9.6%，达337.6万台。从厂商排名看，戴尔、浪潮、HPE保持全球前三，其中浪潮服务器的全球优势进一步扩大，销售额、出货量增长达到15.0%、14.0%，超过平均增速，全球份额突破10%，继续保持全球第二、中国第一。

相比2021年Q2全球服务器市场下滑，2021Q3市场恢复正增长。全球市场回暖得益于超大规模数据中心算力需求的恢复和零部件供应相对缓解等因素的影响。从区域来看，中国服务器市场销售额同比大增15.1%，对全球市场起到关键拉动作用，与此同时西欧市场收入同比上升12.1%，相比之下，美国市场收入仅上升0.9%，日本下降1.7%。

纵观中国市场，市场的强劲拉动来自宏观政策的推动和新技术应用带来的算力需求的强劲增长。“十四五”规划纲要提出打造数字经济新优势，新基建政策持续推进，率先布局智算新基建已经成为数字经济转型升级的产业共识，中国各地掀起人工智能计算中心“落地潮”，智算中心所承载的AI算力将是驱动智慧时代发展的核心动力，为服务器市场带来巨大的增长空间。

同时，以人工智能为代表的新技术新应用对算力提出更高需求。根据 IDC 发布的《2020-2021中国人工智能计算力发展评估报告》，2020年中国人工智能基础设施市场规模高达39亿美元，服务器是人工智能基础设施的核心，支出占比达87%。

面对高速增长的AI算力需求，浪潮信息打造了性能最强、布局最全的AI计算产品阵列，涵盖训练、推理、边缘等全栈AI场景。通过多元开放的AI服务器架构为人工智能发展提供更高的性能和可扩展性的AI算力支撑。在国际最权威的AI性能基准测试MLPerf™中，浪潮AI服务器共斩获44项第一，从云到边全面领先，名列MLPerf™ 2021年度冠军榜首。

作为全球领先的算力基础设施提供商，浪潮信息始终拥抱时代变化，以客户需求为业务起点，在云计算、人工智能时代下，开创了以客户需求为中心的JDM（联合设计开发,Joint Design Manufacture）模式，并基于JDM模式构建敏捷柔性供应链体系，以数字化、智能化的手段，打通需求、研发、生产、交付全流程，能够更敏捷的为客户提供场景化定制解决方案，实现快速交付。

目前，浪潮信息已成为互联网行业核心战略供应商，中国互联网市场占有率第一，份额超过50%；在AI领域，浪潮AI服务器以16.7%的市占率，位居全球第一，中国市场份额连续5年稳居第一；云服务器市占率全球第一；存储市占率全球前五、中国前二；在边缘计算领域，浪潮边缘计算服务器以49.4%蝉联市场第一。

稿源：美通社

脉搏血氧计为非侵入式，只需夹在手指上，通过测量含氧或缺氧血液对红外线和红光的吸收情况的变化来监测人的心率和血氧饱和度 (SpO2)。正常情况下，健康人的血氧饱和度在 95% 到 100% 之间。使用类似图 1 所示的脉搏血氧计测量血氧饱和度可以帮助患者：

• 了解药物的效用

• 确定他们能否提高活动水平。

• 确定呼吸机是否必要或正在运行。

• 监测睡眠呼吸暂停症状发作情况。

有些人患有心力衰竭或哮喘之类影响血氧水平的疾病，也可以使用脉搏血氧计。

图 1：夹指脉搏血氧计

通常，光电二极管测量通过手指的红外线和红光。光电二极管传感器发出的信号包含一个大的直流分量和一个小的交流分量（交流大约是直流的 0.4% 到 10%），如图 2 所示。大的直流分量是由于身体组织中含氧量较低的部位的吸收作用和散射光导致的。小的交流分量由动脉等含氧部位的光调制以及 50/60Hz 下的环境光噪声组成。交流和直流分量对于 SpO2 的计算都是必要的。为达到精度要求，需要设计一个信号调节电路来放大交流分量，增加分辨率，抵消直流分量和环境光。但是，信号水平因患者的健康状况以及手指的位置和厚度而异。为了避免信号饱和，需要根据信号的范围动态调整放大器的增益。

图 2：具有大直流分量和小交流分量的光体积描记信号

TI 有一个基于 MSP430FR2355 微控制器 (MCU) 及其内置智能模拟组合 (SAC) 的单芯片脉搏血氧计解决方案。作为 MSP430FR2355 的一种特色外设，SAC 可使用软件配置，让您能够调节输入或输出路径中的模拟信号。  SAC 模式如图 3 所示。

图 3：使用 SAC 模式的系统方框图

MSP430FR2355 作为系统中的主机 MCU，可提供真正的单芯片解决方案，有效消除了对外部放大器和数模转换器 (DAC) 的需求并降低了系统的复杂性和成本。另外，您可以将每个 SAC 模块配置为运算放大器、可编程增益放大器或 12 位 DAC。使用 MSP430FR2355 MCU 的脉搏血氧计的系统方框图如图 4 所示。

图 4：脉搏血氧计系统方框图示例

图 4 中的脉搏血氧计解决方案示例展示了四个 SAC 模块：

• 两个 SAC 模块是 12 位分辨率的 DAC，用于驱动电流可调且稳定的红外和红色 LED。

• 一个 SAC 模块是跨阻放大器，使用 50pA 的输入偏置电流测量光电二极管电流。

• 一个 SAC 模块是 PGA，与作为直流补偿和交流放大器的 DAC 配合可实现 32 倍增益。

除了内置的智能模拟组合，低至 42nA 的待机电流、小封装、存储器配置和通信接口都非常适合低成本的脉搏血氧计设计。

图 5 列出了详细的 MSP430FR2355 MCU 片上模拟和数字特性。

图5：MSP430FR2355 片上特性

结语

MSP430FR2355 是一个超低功耗、低成本的 16 位精简指令集计算机 MCU，并有许多模拟信号链外设。四个智能模拟组合有效消除了对外部放大器和数模转换器 (DAC) 的需求，从而降低了系统的复杂性和成本。低功耗的 VQFN32（4mm x 4mm 32 引脚）封装非常适合脉搏血氧计这样的便携式设备。MSP430 MCU 以及在线软件 (https://www.ti.com.cn/tool/cn/MSPWARE) 和硬件资源可帮助您快速设计脉搏血氧计。

其他资源

• 阅读应用报告“MSP430 的模拟组合可实现真正的单芯片脉搏血氧计设计”和“如何使用 MSP430 MCU 中的智能模拟组合”。

• 阅读技术文章“如何快速设计红外温度计”。

关于德州仪器(TI)

德州仪器（TI）（纳斯达克股票代码：TXN）是一家全球性的半导体公司，致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片，用于工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用，创造一个更美好的世界。如今，每一代创新都建立在上一代创新的基础之上，使我们的技术变得更小巧、更快速、更可靠、更实惠，从而实现半导体在电子产品领域的广泛应用，这就是工程的进步。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事。 欲了解更多信息，请访问公司网站www.ti.com.cn。

英特尔致力于提供构建元宇宙的技术基石，打造持续运行、极具沉浸感的互联体验

（Raja Koduri，英特尔公司高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理）

“元宇宙”的概念最早出现在近30 年前尼尔·斯蒂芬森 (Neal Stephenson) 的科幻小说中。近年来，元宇宙开始被描述成为数字世界的终极梦想，在摩尔定律的驱动下，它将在信息丰富、实时连接、全球互联的虚拟现实和增强现实世界中，让全球数十亿用户以全新方式进行工作、娱乐、协作和社交。元宇宙可能是继万维网和移动互联网之后的下一个主要计算平台。

我们正处于新一轮计算革命的风口，即将迎来一个持续运行且极具沉浸感的计算体验时代。现在的电影中，由计算机生成的动画制作几乎可以媲美真人镜头；游戏场景中的画面也尤为逼真。近年来飞速发展的 VR 和 AR 设备，也能够提供非常丰富的沉浸式体验。突如其来的新冠疫情让很多人依赖数字技术进行沟通、协作、学习和生活。同时，“去中心化”的数字金融技术呈井喷式高速发展，其推动了新一轮的商业模式变革，也鼓励每个人在构建元宇宙的过程中发挥作用。

举例来说，如何让两位用户在虚拟环境中进行交流？这需要基于传感器数据来捕捉真实世界中的3D对象、手势、音频等信息并进行实时渲染，从而打造出从服装、头发到肤色等细节都高度逼真的数字化身（avatar）。此外，我们还需要以超高带宽和极低时延进行数据传输，以及维护一个持续运行的环境模型，它可能既包含真实环境的元素，也包含模拟环境的元素。现在，当我们思考如何为数亿用户规模化地解决这个特定问题时，很快就会意识到当下的计算、存储和网络基础设施不足以支撑这一愿景的实现。

这意味着，人们对算力的需求正呈指数级增长，同时还需要以更低时延访问众多不同形态的设备。为实现这一目标，整个互联体验的基础技术需要进行重大升级。英特尔赋能元宇宙的技术基石可以概括为三层，这也是我们持续深耕的关键领域。

元智能层 (meta intelligence layer) 旨在提供统一的编程模型以及开放的软件开发工具和软件开发库，以便开发者能够更轻松地部署复杂的应用程序。元操作层 (meta ops layer) 聚焦于向用户交付超越本地的可用算力。元计算层 (meta compute layer) 则是为实现元宇宙体验提供其所需的原始动力。

数十年来，英特尔^®酷睿™处理器致力于提供出色的游戏体验，其优秀的单线程性能为丰富游戏体验如虎添翼。时下诸多游戏、VR/AR 体验和电影中的逼真动画都是在搭载英特尔酷睿的PC和工作站上实现的。在云和数据中心，英特尔^®至强^®处理器则针对更低时延和更高吞吐量进行了优化。而且，英特尔针对边缘计算的处理器、基础设施处理单元、现场可编程门阵列和 5G 解决方案弥合了从云到边缘的鸿沟，这对于元宇宙所需的大型分布式计算至关重要。

构建元宇宙所需的技术基石不止于此。英特尔全新 X^e 架构能够加速和渲染丰富的沉浸式体验，并同时覆盖客户端和服务器端，包括针对游戏和创作的英特尔锐炫™ (Intel^® Arc™)  Alchemist 显卡，以及针对加速高性能计算和图形化的 Ponte Vecchio，两者均将于 2022 年面市。除此之外，我们的多代高性能 XPU产品路线图涵盖客户端、边缘和云端，助力英特尔在未来五年内实现Z级计算。

打造真正持续运行且极具沉浸感的计算体验，并让数十亿用户实时访问，需要现有算力的 1000 x（千倍级）提升。而算力提升的背后，英特尔正在布局和推动从晶体管、封装、存储到互连的诸多技术创新。近日，我们也在IEDM会议上分享了相关内容。为实现这一目标，除了硬件改进之外，我们还需要全新算法和软件架构。

今天的互联网之所以能够改变我们的世界，正是因为它建立在开放标准之上。为此，英特尔致力于通过利用并完善现有行业标准以及创建全新标准，为实现未来互联体验提供技术基础。

从沉浸式虚拟世界到增强现实体验，正是技术的赋能为我们开创了更多可能，而这也是我们持续前行的动力。我们相信，让每个人都获得 1 Petaflop （每秒进行千万亿次浮点运算）的算力和在1 毫秒传输1 PB（Petabyte，千万亿字节）数据，这一梦想终将照进现实。

关于英特尔

英特尔（NASDAQ: INTC）作为行业引领者，创造改变世界的技术，推动全球进步并让生活丰富多彩。在摩尔定律的启迪下，我们不断致力于推进半导体设计与制造，帮助我们的客户应对最重大的挑战。通过将智能融入云、网络、边缘和各种计算设备，我们释放数据潜能，助力商业和社会变得更美好。如需了解英特尔创新的更多信息，请访问英特尔中国新闻中心newsroom.intel.cn以及官方网站intel.cn。