48V 數(shù)據(jù)中心解決方案

現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的每個機架平均提供 3kW - 5kW 的功率，為服務(wù)器、存儲器和網(wǎng)絡(luò)機架供電。大部分功率會供給基礎(chǔ) CPU，以確保其能高效率工作。因此，傳統(tǒng) 12V 電源架構(gòu)被廣泛采用。

但隨著云計算、人工智能應(yīng)用以及大功率處理器和加速器需求的不斷增長，數(shù)據(jù)中心也在不斷發(fā)展以適應(yīng)新的大功率需求。例如，早期 AI 市場超級計算機的整個電源系統(tǒng)需要 3200W 的功率。第二代 AI 的功率需求增長了三倍，使整個電源系統(tǒng)的總功率達到了 10kW。由于分配大電流時功率損耗隨電流的平方 (I²R) 增大，必須在背板或走線中使用更多的銅來控制配電損耗。這樣最終會限制系統(tǒng)的功率傳輸。

為了滿足行業(yè)新的電源需求，MPS 開發(fā)了一種新型電源架構(gòu)，它采用 48V 配電電壓，能夠?qū)⑴潆姄p耗降低 16 倍；另外還提供了 48V 數(shù)據(jù)中心解決方案，以應(yīng)對新的設(shè)計挑戰(zhàn)。

MPS 48V 電源結(jié)構(gòu)
48V 電源結(jié)構(gòu): MPS 新型 48V 至 4.8V 系統(tǒng)

圖 2: 48V 電源結(jié)構(gòu) – MPS 4V 至 6V 系統(tǒng)

• 總系統(tǒng)效率得到了極大優(yōu)化
• 第一級解決方案：MPS LLC 電源模塊
  • 輸入輸出比 10:1
  • 提供各種功率等級
  • 可并聯(lián)工作
• 第二級解決方案：數(shù)字多相控制器+低壓 Intelli-Phase^TM?或 Intelli-Module
  • Intelli-Phase^TM?系列提供額定值高達 90A 的連續(xù)電流
  • Intelli-Module 解決方案提供額定值高達 170A 的連續(xù)電流
• 電熔絲

橫向供電與 Z 軸供電?

現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心多采用橫向供電系統(tǒng)，其電源穩(wěn)壓器通常放置在電路板頂部、處理器的周圍。但隨著 CPU 和 GPU 電流需求的不斷增長，穩(wěn)壓器與負載點之間的距離成為造成 PDN 損耗的重要因素。此外，PDN 增加還意味著系統(tǒng)需要為穩(wěn)壓器提供更高的輸出電容。

Z 軸供電?則將穩(wěn)壓器放置在 PCB 底部、處理器的下方。這種方法可以顯著降低 PDN 損耗（超過 10 倍）。