在过去十年中，随着技术进步并推动对快节奏数据中心环境的更大带宽、低延迟传输、计算、存储和节能系统的需求，数据中心发展迅速。Super Micro Computer 和 Infineon Technologies 近合作通过实现数据中心的脱碳来满足能效要求。超微电脑选择了英飞凌的高效功率级半导体产品作为合作的一部分。
    数据中心行业见证了连接技术的兴起，这些技术将改变行业处理大量数据的方式。云采用率、超大规模投资以及托管和托管服务供应的增长有所增加。数据中心服务提供商还在虚拟化环境中实施了数据中心互连技术、分布式云和全网状交换结构架构。
    根据Gartner 的，到 2025 年，70% 的组织将实施结构化基础设施自动化以提供灵活性和效率。与此同时，近 40% 的新采购的本地计算和存储将作为服务使用。为了满足对数据中心服务和企业级边缘计算应用不断增长的需求，数据中心服务提供商和设计人员需要应对多种计算能力、外形尺寸和功率密度方面的挑战。
    本文重点介绍 Analog Devices Inc. (ADI) 针对复杂数据中心电源问题提出的设计解决方案。在 electronica 2022 的电力电子论坛期间，Vy Nguyen 讨论了如何解决数据中心和通信应用中的电源设计挑战。作者认为，CPU、ASIC 和 AI 处理器的功率要求在过去十年中有所增加，同时提供更高的功率密度和散热能力。该公司通过引入采用耦合电感器技术和高功率密度负载点 (POL) 的多相架构解决了这些问题。让我们首先了解这些挑战，然后是电源平台解决方案。

 

    数据中心和通信应用中常见的三个电源设计挑战是：
    电力需求增加。随着边缘计算技术的采用，企业数据已经发展到建立价值主张和改善客户服务体验。所有这些数据都需要通过由智能技术和数字基础设施和服务提供支持的边缘数据中心。它们已成为日常数据处理生态系统的支柱。随着数据量持续快速增长，在空间保持不变的情况下，更快、更高效地处理这些数据量需要更多的处理能力，这本身就存在挑战。
    负载线变得更紧。为了更快地处理数据，板载高性能处理器转向更小的工艺节点以提高数据处理能力，从而推动更低的电压。因此，电压容限变得更加严格。
    空间和能源效率是重中之重。如点所述，即使对计算能力的需求增加，电路板空间保持不变且非常有限，因此尺寸成为一个挑战。随着功率密度的增加，散热成为一个挑战，因为系统中用于散热的空间越来越小。事实上，数据中心是的电力消耗者之一。因此，绿色和可持续系统对于减少能源使用和碳足迹变得更加重要。这使得能源效率成为一个非常重要的优先事项。效率越高，以热量形式损失的能量就越少。每节省一瓦特都会在上游产生纹波效应，因为更高效的电压电源解决方案会为整个系统节省更多能量。
    用于数据中心设计的 ADI 电源平台
    解决数据中心设计挑战的电源平台

    

    作者介绍了三种电源平台解决方案——多相架构、耦合电感器技术和高功率密度 POL——以应对上述电源设计挑战。这些只是设计人员在设计高能效数据中心时可以考虑的几种解决方案。
    先进的多相架构。该解决方案解决了电压的高电流需求及其满足不同系统要求的灵活性。这包括一个带遥测的高相数控制器和高功率密度、高效率的功率级，具有先进的功率封装以提高热性能。
    耦合电感器技术：在电源解决方案中采用耦合电感器技术将提高效率并创建更具可持续性的解决方案。这是 ADI 的技术，可提供设计灵活性，以权衡解决方案尺寸和效率，同时降低电流纹波并提高瞬态性能。
    高功率密度 POL：虽然我们需要支持电压，但我们还需要处理电流轨，以通过先进的 POL 和更高的效率以及在一个开关选项中完成这些设计的电源解决方案更高的频率以减小解决方案尺寸。
    Maxim Integrated（已被 ADI 收购）拥有多相 AI 电源芯片组，可实现超过 95% 的效率，以支持 60 A 至 800 A 甚至更高的设计。该公司声称其 MAX16602 和 MAX20790 芯片组提供一流的瞬态性能，输出电容降低 40%。MAX16602 是一款 AI 内核双输出稳压器，MAX20790 是一款智能功率级 IC，利用耦合电感技术消除电流纹波。这为各种输出电流要求提供了可扩展的解决方案，并在边缘实现了 AI 计算，在数据中心实现了云计算。