高密度AI服务器电源：HVDC隔离、SiC/GaN驱动、高带宽采样与400MHz实时控制

文章导读

• 高密度服务器电源设计：高压、高频、高功率密度和多相控制，带来哪些新的芯片设计要求；

• 隔离+：800V高压架构下的耐压、CMTI、传输延时与集成设计；

• 驱动：SiC/GaN高频开关对驱动电流、抗扰能力和延时匹配的要求；

• 采样：高密度电源中的带宽、量程、精度与小型化设计；

• 实时控制：多相电源对MCU运算性能、PWM和ADC资源的要求。

五大落地路径

电源设计应对高密度设计需求

AI服务器功率和功率密度不断提升，对电源的通流能力、转换效率和散热带来更大挑战，设计主要从以下五个方向进行优化：

   

大功率回路硬件扩容

一方面选用大规格功率半导体器件，或采用多器件并联提升回路通流能力；另一方面采用多相交错电源架构，通过多个功率子模块协同工作，针对重载、轻载等不同工况优化电源转换效率，是当前大功率PSU的主流设计思路。

 

系统架构高压化（HVDC高压直流）

800V高压母线方案大范围普及，通过提升系统额定电压降低回路传输电流，减少线缆、铜排的传导损耗，同时缩减母线铜材占用空间，从系统层面提升整机功率密度。

 

开关电源高频化

利用SiC、GaN等宽禁带功率器件的高频特性，提高电源开关频率，缩小变压器、电感、电容等无源器件体积，是提升电源功率密度的重要技术路径。

 

软开关拓扑+开关速率优化

通过提高开关速度或采用软开关技术降低功率器件的开通和关断损耗，并通过降低损耗减小散热器尺寸，进一步节省PCB板卡空间。

 

液冷散热+高密度PCB布局

采用浸没式、冷板式液冷等方案提升散热能力；同时结合元器件小型化和高密度PCB布局...