日前，第四屆中國電力電子與能量轉換大會暨展覽會、中國電源學會第二十八屆學術年會（CPEEC & CPSSC 2025）在深圳圓滿落幕。思瑞浦研發團隊深度參與，并就數據中心48V供電系統這一關鍵技術作了相關報告，同時與現場專家進行深入討論。

01數據中心的48V革命

在算力需求爆發的時代，數據中心正面臨嚴峻的能耗挑戰。以NVIDIA為例，其最新AI基礎設施架構白皮書顯示，其下一代GPU單機架的功率密度已較2020年的上一代機架增長超100倍，功率達到MW，提升速度接近指數級。功率的激增使得傳統12V供電架構已不堪重負。而新興的48V架構憑借其獨特優勢，正成為行業新寵。

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如何高效地把48V變成12V

傳統12V供電架構

新一代48V供電架構

把48V電壓高效轉換到芯片所需的超低電壓（如0.8V-3.3V），是一個行業公認的難題。核心挑戰在于：降壓幅度越大，傳統方案的效率損失就越嚴重。為此，業界普遍采用“兩步走”的分級降壓方案：

第一級（48V→12V）：由專門的48V總線變換器（IBC）高效完成；

第二級（12V→負載電壓）：再由靠近芯片的負載點（PoL）變換器精細調節。

這種架構在保證整體效率的同時，優化了系統散熱和供電布局。那么，關鍵的第一步（48V→12V）如何實現？主流方案可分為兩大類：

一、硬開關方案

特點：原理直接，設計相對簡單，對元器件參數的細微變化不敏感，更易實現。

代表：多相BUCK變換器、混合開關電容（HSC）變換器。

二、軟開關方案

特點：理論開關損耗更低，但對參數更敏感，設計復雜度高。

代表：LLC諧振變換器、諧振型開關電容變換器。

其中，混合開關電容（HSC）變換器正成為一種高密度、高效率的熱門選擇。它與諧振型方案不同，工作在非諧振模式。這帶來一個突出優勢：對電感和電容的精度要求大幅降低，從而簡化了電路設計，并有效控制了成本。同時，HSC通過巧妙的結構減少了對大型磁性元件的依賴，為實現更高的功率密度打開了新思路。

48V IBC實現方案

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思瑞浦的高效能方案

HSC變換器：利用電容傳遞能量，配合磁性元件進行濾波，實現了固定的1/4分壓，大大減小了被動元件體積。

核心架構包括：

開關電容網絡：由多個開關管與飛跨電容組成，負責快速切換電荷，實現降壓；

磁性元件：抑制紋波，進一步實現降壓，提升功率密度。

混合開關電容變換器(HSC Converter)

亮點A：采用GaN（氮化鎵）器件（EPC2218A），開關頻率高達500kHz，速度快、損耗低。

亮點B：創新磁性設計。使用平面變壓器，并巧妙利用“漏感”來替代輸出濾波電感，進一步壓縮體積。

亮點C：思瑞浦的隔離器+GaN驅動方案（TPT7710 + TPM1025），保障了高頻下的穩定驅動。

亮點D：思瑞浦的隔離供電方案（TPM6501+TPL8032），保障穩定供電。

主電路原理圖

驅動電路：數字隔離器+GaN驅動

輔電：推挽DCDC+LDO

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實測表現

VIN=48V穩態運行波形

下圖展示了所設計樣機的效率曲線。結果表明峰值效率可達97.14%，在輸出功率100W至160W范圍內，效率均保持在97%以上。

VIN=48V效率曲線

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總結

思瑞浦的HSC方案為數據中心電源提供了高密度、高效率的參考設計，解決了從48V母線到中間總線的關鍵轉換難題。

除此之外，思瑞浦還為其他的48V電源磚拓撲提供全棧解決方案，覆蓋供電、驅動、功率MOS、采樣和保護關鍵環節，推動智算中心快速迭代。