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Dynamische Optimierung der Versorgungsspannung

22. Oktober 2013, 15:00 Uhr | Von Patrick Le Fèvre

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Von der Simulation bis zur Applikation

Simulation und Verifikation zeigen die Möglichkeiten bei der Energieein-sparung durch Anpassung der Intermediate-Busspannung an die Lastbedingungen auf. Ein integrierter Energie-optimierungs-Algorithmus ist zwar eine gute Lösung für kleine Systeme; für große und komplexe Systeme wie Datencenter oder Basisstationen ist dieser jedoch nicht immer geeignet. Das Konzept lässt sich aber in großen Systemen nicht ignorieren, da die Energie, die durch DBV-Anpassung eingespart wird, sich zur Systemgröße skalieren lässt.

Die Frage ist, wie einfach sich die Technologie unter solchen Umständen implementieren lässt. Da das Datenverkehrsaufkommen einen hohen Einfluss auf die Stromaufnahme hat, wäre ein Ansatz, die DBV-Werte aus der Datenverkehrsstatistik heraus anzupassen. In diesem Fall stützt sich die Steuerung der Busspannung auf Tabellen, die -Betriebsszenarien widerspiegeln. Die Grundvoraussetzung ist, die Busspannung bei sinkendem Datenverkehr zu verringern und bei hohem Datenverkehrsaufkommen entsprechend wieder zu erhöhen.

Um die Genauigkeit der Profile zu überprüfen, werden Modelle aufgestellt, die dann in einer Simulation und einige Iterationen durchlaufen:

Simulation des Energiebedarfs, den verschiedene Lastzustände erfordern
Überprüfen der Simulation mit Hardware-Tests
Validierung des Simulationsmodells oder Anpassung, um das Profil zu optimieren

Wurde die Sequenz qualifiziert, wird das Profil in die Szenarien-Bibliothek des Board Power Manager geladen, der die Busspannung des Board sowie andere Aufgaben regelt. Anschließend erfolgen Tests unter Best- und Worst-Case-Bedingungen, bevor die Implementierung stattfindet.

Profilbeispiele in Bild 5, 6, 7

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Bild 5 zeigt den Wert der Intermediate-Busspannung im Verhältnis zum Datenverkehrsaufkommen und dessen Strombedarf. Das erste Profil entspricht einem normalen Datenaufkommen, wobei Haushalts-, Mobil- und Unternehmens-Datenaufkommen während der Arbeitszeit berücksichtigt sind, bevor zu niedrigeren Datenaufkommen übergegangen wird. Das zweite Profil (Bild 6) enthält ein Ereignis, das ein hohes Datenaufkommen für eine begrenzte Zeit erfordert. Eine geringere Stromaufnahme wird durch Anpassen der Intermediate-Busspannung an die Lastbedingungen erzielt. Mit dem Kaskadierungseffekt trägt jedes eingesparte Watt auf Board-Ebene zu Einsparungen von durchschnittlich zwei bis drei Watt auf Systemebene bei. Dieses Verhältnis hängt von vielen Faktoren ab, wird aber von zahlreichen Anwendern und Stromversorgungsexperten bestätigt (Bild 7).

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