如何提高 48V 配电性能

多年来，工程师一直使用第一种方法，因为该方法与数十年来为单相 AC 及 12V DC-DC 转换器及稳压器构建的大型生态系统兼容。其它原因还包括 DC-DC 转换器拓扑性能不足，无法高效将更高电压直接转换为负载点 (PoL) 电压，以及这些电压更高的转换器及稳压器的相关费用等。

然而，现代电源设计使用第二种方法的越来越多，提高 PDN 电压。这一趋势的推动力源于系统负载功率的显著提升。以数据中心为例，人工智能 (AI)、机器学习和深度学习的加入，使机架功率迅速上升到了两倍，达到 20kW范围，而超级计算机服务器机架则已接近 100kW 或更高。

理想的负载点电源系统。稳压器在 Vin = Vout 时提供最高效率。大电流供电最接近负载点时效率最高，从而可最大限度降低 I2R 损耗。

这一电源需求的增长促使系统工程师对其整个 PDN 进行了重新评估，从机架到机架内部的配电，乃至服务器刀片上的 PDN，无一例外，因为现代 CPU 和 AI 处理器功耗更大。机架功率为 5kW 水平时，单相 AC到机架 是正常的。然后将 AC 转换为 12V，配送给服务器刀片。功率为 5kW 时，PDN 电流为 416A (5kW/12V)，配电通过大量线缆进行。

处理器功率大约从 2015 年开始急剧上升，因此机架电源上升到了 12kW。所以，必须在 12V PDN 的机架内对 1kA 电流进行管理。OCP (开放计算项目) 联盟成员主要包括云计算、服务器和 CPU公司，该联盟将一如既往地发展其 12V 机架设计。OCP 机架从线缆转移到了母线排，并在机架内分配多个单相 AC 至 12V 转换器，以最大限度缩减机架到服务器刀片的PDN距离以及阻抗。与以往机架供电的主要差异是，以前来自于机架馈电的单相交流电为三相中的单相。

能够构建其自己的机架及数据中心解决方案的公司开始转而采用 48V 配电。这一策略将 12kW 机架的大电流 PDN 问题削减到了 250A，但为刀片服务器的功率转换带来了新的难题。

通过“最后一英寸”传输大电流，为高功率处理器设置了障碍。Vicor 技术不仅可提高这一性能，而且还可简化主板设计。

机架电源超过 20kW 的范围时，服务器机架 PDN 设计将不断发展。人们为了维持 12V 原有系统的现状，在许多方面都得有创新，但数据中心引入AI的处理器稳态电流超过 1000安培、峰值电流接近 2000安培时，就会让基于 12V传统的 PDN 不切实际。AI 的核心是性能，而 12V PDN 则会限制性能和竞争力。

为了解决高功率机架的诸多难题，OCP 联盟正在向可容纳 48V PDN 的机架发展。从 12V 配电转向 48V，可将输入电流需求降低 4 倍 (P=V×I)，将损耗锐减 16 倍(功耗 = I2R)。此外，汽车、5G、LED 照明和显示屏市场以及工业应用，也在向 48V 配电转型。因此，48V 电源转换器生态系统正