AI电源芯片，要彻底被颠覆了

AI无疑是最近最火的技术。随着AI迅猛发展，算力需求呈指数级增长，数据中心正在面临一个问题——功率越来越大，耗电越来越多。

所以，这种情况下，没有好的AI电源，AI也就不可能发挥最大的功效。此时，属于模拟芯片厂商的机会，就来了。

最近，各大芯片厂商都在加大对于AI电源的投入，并推出了很多颠覆性的产品。

TI：行业首创的48V集成式热插拔器件

随着高性能计算和人工智能不断发展，数据中心需要高功率密度的高效解决方案来支持最新的中央处理单元、图形处理单元和硬件加速器。然而，由于需要提高功率密度并转向48V电源架构来满足处理需求，这带来了新的挑战，尤其是在以下情况下：保持可靠性、效率和可扩展性的同时，管理大于6kW的功率级别。

不断提高的电源要求通常会导致解决方案尺寸更大、设计复杂，且故障检测和保护效率低下。此外，在管理高电流的同时，确保安全运行和更大限度地降低功率损耗也是一个重要问题。与分立式场效应晶体管（FET）结合使用的传统热插拔控制器在高功率应用中面临巨大的局限性。

为应对这些挑战，德州仪器推出集成电源路径保护的48V热插拔电子保险丝（eFuse）器件，专为数据中心应用设计，具有高可靠性和紧凑性。与需要外部检测电阻和电流检测放大器的方案不同，TPS1689和TPS1685通过集成这些功能简化了设计，在支持高功率无缝扩展的同时，将解决方案尺寸缩减高达50%。

TPS1689的差异化特性之一是消隐定时器，它通过使系统区分峰值负载电流和实际故障条件来防止误触发。该功能增强了系统可靠性，避免不必要的停机。器件还支持堆叠功能以提升电流处理能力，允许多个器件在高功率应用中协同工作。

Flex：推出全新非隔离非稳压IBC

去年10月，Flex推出了新的中间总线转换器（IBC）——BMR320和BMR321，专为数据中心提供支持，为AI、机器学习和云应用程序提供动力。

现代IBC的效率极高，通常超过95%，可最大限度地减少能量损失和散热问题。它们外形小巧，可安装在密集的电子系统中，通常在输入和输出之间提供电气隔离，从而提高安全性并减少噪声传播。

BMR32具有固定的8:1转换比，可实现从40—60V到5—7.5V的高效一步式电源转换。它提供750W的连续功率输出，并可处理高达1500W的峰值功率。此外，该DC/DC电源转换器的峰值效率高达98%以上，同时还保持了符合开放计算项目（OCP）标准OAM v2.0的紧凑尺寸。

电压轨越来越高

众所周知，母线电压越高，转换效率就越高。根据焦耳定律Q=I^2 R t，电流越小，热损耗就越小。在相同功率下，800V架构的电流相比400V架构减半，热损耗能降低至原来的四分之一，不仅更省电，还能使温度更好控制，提升了能量利用效率。

2025年GTC大会上，英伟达就联合台达、麦格米特等电源合作伙伴展示了下一代数据中心800V配电网络架构。更高的电压及功率也会带来一系列的技术挑战。

800V高压应用使得熔断器等电路保护器件用量增加。从台达的展示来看，其在Power rack、HVDC power shelf、High voltage DCDC等多处都有应用。电源单独成柜导致需要高压方案降低电流以减少线损，而高压方案则进一步带动熔断器等器件用量增加以实现灭弧等电路保护措施。

SST（固态变压器）是下一代数据中心的供电技术路线，固态变压器也称为“智能变压器”，是一种现代的电能设备，可提供双向功率流。它是大功率半导体组件，是控制电路和常规高频变压器的结合体，提供无功功率补偿，谐波抑制等多种功能。固态变压器可满足广泛的应用需求，从替代发电到牵引机车，电网和电力工业等等。固态变压器的应用范围很广，除了电压转换外，还有助于从交流AC平滑过渡到直流DC，从直流DC平滑过渡到交流AC。

超级电容显著降低供电的波动性。AI数据中心不断进行训练任务并进行高速运算，当开始训练任务时负载会迅速上升至较高功率，而当训练任务结束后又会下降至较低水平。超级电容利用快速充放电的特性实现降低供电波动性，根据台达电数据其超级电容能够将供电波动性从73%降至6%。

电源架构从Power shelf向Power rack升级

如图所示，随着处理器的功耗越来越高，机架中已经没有额外的空间给power shelf，BBU、超级电容或者PCS之类的升级空间，也正因此，新一代架构中直接将这些电源相关的组件统一分配到一个供电单元中，解决了数据中心输配电挑战。

根据台达的方案，Powershelf同样分为Power rack侧和IT rack侧的两类产品。

1）Power rack侧的power shelf：其将PDU侧480Vac转化为800Vdc输出，其内部仍然是采用了经典的Vienna PFC+LLC拓扑结构，但由于电压较高内部损耗更低，整体效率可以达到98%+的水平。从具体的结构来看，台达的方案为一套Power rack侧的power shelf由两组27.5kw的PSU组成，综合功率共计55kw。

2）IT rack侧的power shelf：其将前端的800V直流电转化为50V的直流电供给至后端的DCDC模组。从具体结构来看，单层由6组15kw的PSU组成，合计约90kw，整体效率高达98.5%以上。

图表：Power rack 侧的Powershelf拓扑结构

图表：数据中心供电架构的逐步演进