安邦2026日本电子展

第一代架构局限与AI驱动的革新方向

下面两张展示了服务器机架架构在第一代和第二代的发展历程。左侧展示的是第一代架构，每个电源机架由三相输入供电，并配备多个电源单元（PSU）；每个PSU由单相输入供电。机架向母线输出直流电压（例如50V），母线同时连接机架和电池机架。当前采用5.5kW ORv3- HPR PSU的机架架构，也可使用高达12kW的PSU来提供更高功率。例如，4个配备12kW PSU模块的机架可提供总计288kW的机架功率。

人工智能的发展趋势要求电源系统（PSU）和机架电源进行升级。当机架功率超过250千瓦时，空间限制会阻碍所有电源和计算组件在同一机架内的集成，因此将电源组件与计算机架分离变得合乎逻辑。

图2展示了第二代解决方案，其电源侧舱包含PSU、电池备份单元（BBU）和电容器组单元（CBU）。PSU功率可达30千瓦，配备三相交流输入和高压直流（HVDC）输出。电源侧舱可扩展至1兆瓦的功率容量，同时释放更多计算机架空间以容纳更多计算能力。电源侧舱的HVDC输出通过电缆连接至计算机架，这意味着需要额外的降压转换阶段将HVDC电压降至50伏。

图2展示了两种实施方案：第二代a和第二代b，分别代表HVDC转50V的不同实现方式。第二代a基于现有50伏服务器托盘，将HVDC转50V转换集成在计算机架侧面的DC-DC机架（侧边框架上的“口袋”）中。这种布局在利用现有50伏服务器基础设施的同时，加速并简化了HVDC侧舱架构的部署。随后的第二代b方案则将HVDC转50V转换模块化为中间总线转换器（IBC）或降压转换器解决方案，直接集成在服务器托盘内部。

 

三相高压直流拓补的突破与方案

第二代AI电源：三相高压直流架构实现最大功率输出（约18-30千瓦），±400/800伏输出电压，支持400/480伏交流三相供电。为实现机架功率的进一步提升，第二代AI电源将采用更具突破性的机架架构，具体包括：电源输入从单相升级为三相以提升密度和成本效益；电源输出电压从50伏提升至±400/800伏，从而降低母线电流、损耗及成本。

图中展示了第二代电源的典型拓扑结构示例，包含三相输入与高压直流输出的推荐设备和技术方案。功率因数校正（PFC）阶段采用维也纳变换器——这是三相PFC应用中广受欢迎的拓扑结构。其核心优势在于通过分压母线电压可使用650伏背靠背碳化硅场效应管（SiC FET），且输入侧采用1200伏碳化硅二极管，兼具结构简单和成本优势。另一种方案是采用T型拓扑，通过用1200伏碳化硅场效应管替代输入侧二极管来提升效率，从而减少导通损耗。LLC（线性电感电容）阶段可配置为两个交错（并联）级或两个级联（串联）级。交错级配置中，每个LLC级均连接在约860伏的全母线电压上，主侧采用1200伏碳化硅场效应管。

另一种方案是采用分压电容的PFC输出，将两个LLC级串联连接，主侧使用650伏碳化镓或碳化硅晶体管。无论是串联还是并联LLC结构，其两个LLC次级侧均可采用并联方式连接：同步整流器可选用650V的SiC，400V输出时采用ORing场效应管，800V输出时则选用1200V的SiC MOSFET。

 

关键器件赋能

650V的SiC MOSFET在逆变器的PFC阶段对背靠背开关起着关键作用，而1200V的lSiC MOSFET/二极管则用于维也纳/T型PFC的输入桥。根据LLC配置和输出电压的不同，DC-DC阶段需要650V或1200V的SiC MOSFET来驱动主侧开关和次侧同步整流器。附图展示了SiC MOSFET在室温和高温环境下同步整流操作中，与竞品相比的开关能量基准测试结果。清晰显示了显著的开关能量降低，这使得三相高压直流电源的PFC和LLC阶段损耗大幅减少。