Un µc de gestion système réduit les coûts d’alimentation et de refroidissement des équipements d’entreprise

Solution entièrement programmable en langage C, le MAX31782 permet aux concepteurs système de personnaliser rapidement et facilement des algorithmes précis de refroidissement par zone de systèmes complexes comme les serveurs, les commutateurs et routeurs de réseau et les stations de base.



Le défi actuel : réduire la consommation des centres de données

Avec la croissance constante de la demande en capacités de traitement et de stockage, l’efficacité énergétique des centres de données pose un important problème de politique publique. L’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) estime que les centres de données ont représenté 1,5 % de la consommation électrique des Etats-Unis en 2006, et que ce chiffre devrait pratiquement doubler vers 2011, nécessitant le développement de dix centrales électriques supplémentaires. Augmenter l’efficacité énergétique des centres de données peut aider à éviter ces coûts d’infrastructure, tout en offrant aux utilisateurs finaux d’importantes économies dans leur facture d’électricité.



Le refroidissement par zone économise l’énergie des équipements d’entreprise

La majeure partie de l’énergie consommée par un équipement d’entreprise est dissipée sous forme de chaleur. Cela crée de gros problèmes de gestion thermique, encore aggravés avec les serveurs lames dont la construction supporte de hautes densités d’énergie. En fait, de nombreux centres de données ne sont pas encore capables d’atteindre la densité maximum acceptée par les serveurs, précisément parce qu’ils ne peuvent gérer la chaleur générée par ces systèmes montés en racks serrés.



Le problème est que de nombreux systèmes d’entreprise s’appuient sur un mode de surveillance de température imprécis, et font tourner en conséquence leurs ventilateurs bien plus vite qu’il n’est nécessaire pour avoir une performance thermique optimale. Lorsque la température est surveillée en de multiples nœuds à travers le système, les concepteurs peuvent utiliser un circuit intégré contrôleur multicanal pour les ventilateurs et implémenter un réglage précis du refroidissement de différentes zones. Cette approche économise de l’énergie en ajustant dynamiquement la vitesse des ventilateurs en fonction des évolutions des besoins thermiques de chaque zone.



Comme la consommation énergétique du ventilateur est approximativement égale au carré de sa vitesse, diminuer de seulement 30 % la vitesse du ventilateur peut réduire la consommation de 50 % (Figure 1). Ces économies d’énergie peuvent se traduire par d’importantes économies de coûts pour les utilisateurs finaux (Figure 2), tout en réduisant l’empreinte environnementale de l’ensemble du centre de données.



Le refroidissement par zone plus précis grâce au MAX31782

Traditionnellement, il faut pour implémenter un refroidissement par zone un microcontrôleur et un capteur de température multicanaux externe. Par rapport à cette solution multipuce, le MAX31782 utilise 55 % d’espace de carte en moins et réduit les coûts d’au moins 25 %.



De plus, la solution de Maxim offre le bénéfice supplémentaire d’une meilleure précision. Elle intègre un convertisseur analogique / numérique (CAN) 6 canaux de 12 bits avec une interface frontale analogique (AFE : analog front end) conditionnant les signaux des capteurs de température, ce qui permet une connexion directe avec les diodes thermiques. Le frontal offre une résolution de 0,125°C, l’annulation la résistance série pour tout le circuit de diode externe et un facteur d’idéalité configurable pour obtenir la meilleure précision de mesure de température.



Le MAX31782 peut se connecter directement à un maximum de six diodes thermiques distantes, qui sont typiquement intégrées sur des puces CPU, FPGA ou ASIC. A l’aide de l’interface maître I2C intégrée, il est possible de surveiller des points de température additionnels à l’aide de thermomètres numériques tels que la puce haute précision DS7505 de Maxim. En se basant sur les informations de température, le MAX31782 peut contrôler jusqu’à six ventilateurs, utilisant pour chacun une sortie PWM indépendante de 16 bits et une entrée timer/tachymètre. Il apporte ainsi un système complet en boucle fermée à plusieurs ventilateurs, autorisant un refroidissement par zone très précis dépensant un minimum d’énergie pour alimenter chaque ventilateur.





Les outils de développement accélèrent la conception système

Basé sur un cœur microcontrôleur RISC 16 bits MAXQ®, le MAX31782 apporte un espace confortable pour les programmes et les données, avec 32 K mots de flash reprogrammable et 1 K mot de Ram de données. Le support de programmation en langage C et en assembleur est assuré par la suite IAR Embedded Workbench® for MAXQ, disponible pour évaluation gratuite en versions limitées en temps ou en taille de code. Cet outil accepte aussi la programmation de flash in-circuit et le débogage de code in-circuit via le port compatible JTAG intégré au MAX31782.

Un kit d’évaluation (EV) est disponible, incluant côté matériel un design de référence opérationnel pour la mesure de température et le contrôle d’un ventilateur, et côté logiciel, un firmware piloté via une interface graphique basée sur PC. Une copie d’évaluation d’ IAR Embedded Workbench est inclue pour faciliter le développement de code. Ces ressources permettent aux concepteurs de développer rapidement et facilement des solutions de gestion système personnalisées, à partir d’un langage de haut niveau.