全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心建設正迎來爆發(fā)式增長,設備算力密度與能源消耗規(guī)模同步攀升。隨著綠色能源轉型進程的不斷深化,數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經濟發(fā)展的核心基礎設施,其規(guī)模化布局與升級需求日益凸顯,對供電系統(tǒng)的能效、穩(wěn)定性與智能化水平也提出了更高要求。
在此背景下,AI服務器電源(PSU)已從傳統(tǒng)意義上的供電單元,演變?yōu)轵寗印巴咛亍钡健氨忍亍备咝мD換的智能中樞。其核心使命是通過最優(yōu)能效管理與智能動態(tài)調控,最大化發(fā)揮每度電所產生的有效算力,這不僅關乎數(shù)據(jù)中心的運營成本,更是衡量整體效能與競爭力的關鍵指標。
賦能AI服務器電源應用能效升級
2025年80 PLUS新增Ruby(紅寶石)能效等級標準,這將加速AI服務器電源的性能變革,其核心在于電源轉化效率和功率密度等指標的全面升級。
| 核心指標 | 轉換效率 | 功率密度 |
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傳統(tǒng)電源 (2020年前) |
峰值94%-96% 輕載85% |
32~40W/in3 (3kW~5.5kW/1U) |
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2025 AI電源 (Ruby標準) |
峰值97.5%-98% 輕載≥90% |
70~100W/in3 (8kW~12kW/1U) |
| 提升幅度 | 能耗降低20% | 密度提升75%~212% |
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行標/規(guī)范 參考 |
80 PLUS Ruby GB20943-2025(擬) |
OCP ORv 3 CRPS 3.0 |
極海G32R501實時控制DSP/MCU,具備高效運算、實時控制與智能能效管理等優(yōu)勢,完美適用于AI服務器電源應用,通過G32R501單芯片結合三相交錯圖騰柱PFC及LLC諧振變換器拓撲,實現(xiàn)全功率段的高效運行與高功率因數(shù)輸出,不僅能為AI服務器電源轉換效率和功率密度的優(yōu)化升級提供核心技術支撐,更能助力客戶電源產品達到80 PLUSRuby能效標準。
采用G32R501的AI服務器電源—核心應用優(yōu)勢
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單芯片 高算力控制 |
采用G32R501實時控制DSP/MCU,最高主頻250MHz,提供多路交錯電流環(huán)路控制所需高算力 單芯片即可完成前后級PFC+LLC兩級拓撲控制,簡化系統(tǒng)控制邏輯 |
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高集成 模塊化設計 |
內置150ps高分辨率PWM通道和比較器(COMP)模塊 借助高速霍爾芯片采集電感電流,無需外部過零檢測,即可輕松實現(xiàn)圖騰柱PFC的CRM和CCM控制切換 |
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先進第三代 半導體器件 |
采用第三代半導體(GaN或SiC)提升電源開關頻率,減小磁性器件體積 適配電源機架對AI服務器電源尺寸限制,推動PSU小型化、高效化發(fā)展 |
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功率電路 采用交錯結構 |
功率小時,采用單支路運行,優(yōu)化功率因數(shù)與諧波性能 功率大時,采用多支路交錯運行,降低運行電流應力、提升電源效率 |
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搭配平面 變壓器技術 |
減少LLC變換器損耗與漏感 增強散熱效果 |
采用G32R501的AI服務器電源—核心應用架構
G32R501實時控制DSP/MCU,可滿足由兩級功率拓撲單元構成的7kW~11kWAI服務器電源應用的功率需求:
■ 前級電路:采用三相交錯圖騰柱功率因數(shù)校正(PFC)電路,高頻橋臂選用GaN或SiC MOSFET
■ 后級電路:由兩路全橋LLC諧振變換器并聯(lián)組成,高壓側采用GaN或SiC MOSFET,低壓側選用低導通內阻MOSFET作為同步整流管
■ 配合G32R501內置的8個12位ADC采樣通道,實時采樣電源輸入電壓、電感電流、母線電壓、輸出電壓電流
■ 輸入電源:90V~264V AC;輸出電壓:45V~58V DC;額定輸出電流:140A

AI服務器電源拓撲結構圖
G32R501 實時控制DSP/MCU
芯片優(yōu)勢介紹
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高效運算 處理性能 |
搭載Cortex-M52雙核架構,通過ACI功能可將自定義指令直接納入內核處理 大幅提高AI服務器電源中常用的濾波器、補償器、鎖相環(huán)等算法的運算速度 |
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增強型 存儲空間 |
Flash高達640KB、SRAM高達128KB 可靈活配置為零等待訪問周期ITCM和DTCM |
| 實時精準控制 |
16個150ps高分辨率PWM通道,滿足電源應用高精度周期、占空比、開關頻率、移相或死區(qū)的高分辨率控制要求 4個可編程邏輯單元FLB,可為電源驅動提供靈活的組合邏輯或時序控制 |
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高靈敏 信號感測 |
7個比較器,均內置2個12-bit DAC,支持消隱和濾波功能,可實現(xiàn)AI服務器電源的峰值電流控制、過零檢測及跳閘監(jiān)控保護 3個3.45 MSPS的12-bit高精度ADC,滿足AI服務器電源同步、低延時信號采集需求 |
| 高可靠性 |
ESD抗干擾性強,HBM>8000V,CDM>2000V,Latchup>200mA 工作溫度覆蓋-40℃~125℃,可適應復雜工況環(huán)境 已通過IEC 61508 SIL2和AEC-Q100 Grade1認證 |
極海G32R501實時控制DSP/MCU,集成高精度HRPWM、COMP、CAP等豐富且靈活的IP資源,專為高精度、高功率密度電源設計,適應各種電源拓撲、動態(tài)負載響應及主動功率管理,助力AI服務器電源提升轉換效率和功率密度等關鍵指標的綜合性能。未來,極海將繼續(xù)以技術突破與產品創(chuàng)新為使命,提供高性能、高可靠的芯片及解決方案,為AI基礎設施建設和綠色能源轉型持續(xù)注入核芯動力。
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原文標題:賦能智算升級|基于極海G32R501實時控制DSP/MCU的AI服務器電源應用方案
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