DC/DC轉換器如何應對超大規模數據中心的挑戰

受云端存儲和數據處理需求持續增長的推動，數據中心正以前所未有的速度擴張。當前全球超大規模數據中心，即規模最大的那些數據中心，總容量在過去四年內翻了一番，并仍在不斷增長。

數據中心容量的不斷擴大也帶來了對電力供應日益增長的需求。各類組件必須獲得可靠供電，而能效依舊是首要考量。同時，市場越來越需求更緊湊的系統，它們不僅要有更高的功率密度，還需要配合液冷系統實現更少的散熱，從而降低熱管理成本。

向 48V 供電架構的轉變

為應對這些需求，當今業內一大趨勢是從傳統的12V直流配電架構轉向使用48V。將電壓提高四倍的同時，可使所需電流降低四倍。由于導通損耗與電流的平方成正比，這種變化可使導通損耗降低16倍，從而提升效率并減少熱量產生，同時也可使用更小線徑的母線。

與此同時，數據中心內仍然有大量系統和組件需要穩定的12V電壓供應，即使輸入電壓波動，輸出電壓也必須保持穩定。例如，PCIe卡、部分內存、硬盤或固態硬盤（SSD）存儲設備以及冷卻風扇都依賴于穩定12V電源。

在實際運行中，數據中心的輸入電壓往往會有所波動，而且并非所有電源架構都能應對此類變化。這點已在開放計算項目（OCP）使用多變且帶有噪聲的輸入電壓的腔室測試中得到證明。

此外，超大規模數據中心需要具有模塊化、可擴展性的電源系統，以便在用戶移動機架設備或新增計算/存儲負載時，能迅速部署并滿足供電需求。

滿足高功率密度需求的高效電源模塊

對于電源系統設計師而言，關鍵在于尋找能夠從48V輸入轉換為穩定12V輸出的解決方案，同時要求高效率和緊湊尺寸，以適應數據中心中空間緊張的機架布局。

為滿足這些需求，Flex Power Modules推出了 BMR35x系列1/4磚數字電源模塊。這是公司推出的第九代數字1/4磚產品，憑借多年經驗，為數據中心應用場景提供了一款高效、優化的產品。該系列采用創新的變壓器耦合非隔離拓撲結構，可減少組件數量及電流應力。

BMR35x系列同樣非常適用于多種電信應用場景，這類場景對輸入電壓瞬態抑制要求極高。BMR35x能輕松應對電信與數據中心中的高噪聲環境與輸入電壓波動。

該系列共有三款不同功率等級的產品：BMR350，連續輸出功率1300W，并能在一定時間內維持峰值功率1700W；BMR351，連續輸出功率1600W，峰值功率2320W；最后是BMR352，連續輸出功率高達2000W，峰值功率高達3000W。

支持高峰值功率對應對負載突變場景至關重要，尤其是當計算需求激增的時候。例如，處理器的Turbo模式或系統啟動過程中可能短時產生遠超穩態額定功率的電流沖擊。該系列模塊專為可靠吸收此類電流峰值而設計，同時在發生受控關機時可記錄運行數據并實現有效恢復。

此外，主動均流（ACS）技術使得該系列支持多模塊并聯使用，以實現更高的總輸出功率，并為可擴展電源系統設計提供更大的靈活性。電壓下垂法均流（DLS）則確保模塊間負載分布均勻，避免局部過熱，提升系統整體可靠性。

該系列產品整體都具有高效率，其中BMR352在半載條件下的最高效率可達97.9%。所有模塊的輸入電壓范圍均為40V到60V。

該系列模塊支持PMBus接口，便于用戶進行數字化配置、監控和控制，且由Flex Power Designer工具提供支持。模塊還內建事件記錄器（Event Data Recorder），在故障、關機或重大失效發生時自動將關鍵信息保存在非易失性存儲器中，以協助故障診斷和失效分析。

為提升熱管理性能，三款BMR35x系列產品在設計中將高發熱元件的熱傳導路徑優化至頂部基板，實現直接導熱結構。配合先進的散熱方案及領先的轉換效率，BMR35x系列能夠在有限體積內實現極高的功率輸出。

結語

為了滿足對云存儲和算力持續不斷的需求，數據中心正以更快的處理器和更高性能的組件持續擴張，帶來對電力系統的極高要求。它們需要能將48V高效轉換為12V的電源模塊，在確保高功率密度的同時最大限度地減少散熱。

為滿足數據中心對可靠電源解決方案的持續需求，Flex Power Modules推出了BMR35x系列DC/DC轉換器。該系列不僅具備出色的能效，還以1/4磚模塊提供了業內領先的峰值功率能力。這些解決方案彰顯了公司在從電網到芯片的智能化、可持續的電力傳輸方面所提供的支持。