快速增长的数字宇宙中的服务器电源

3 48等于新的12

　　48V配电设计在一些重要方面不同于超过配电方案操作潜力的12V系统。最值得注意的是，48V配电系统可以用一个400V/480V三相整流器来替代PDU变压器和银盒(原理图示例如图2所示)。一个现代整流器可产生约3%的总谐波失真，且很少超过5%，即使是在轻负载条件下。整流器数目的减少(由于较高的单位功率)和线路电流所消耗的本来就较低的谐波含量，导致系统级电流波形谐波要低得多。

　　服务器运营商可以充分利用现有400V/480V三相AC至48V DC设备的规模经济，这些设备已在电信和其他48V应用中广泛使用。一个典型10kW单元仅需2U(89 mm)的机架高度，即可提供≥97%的转换效率和<5%的总谐波失真。相比之下，400V/480V三相到12V整流器是不实用的，因为它有非常高的电流输出。

　　导通损耗和导线尺寸的实际限制限制了电力可以经济地传输，例如基于12V机架的系统达到约5kW;使用相同输电基础架构的48V配电可以提供20kW——足以从一个三相整流器为整个服务器机架供电。

　　消除了机架中单相AC的DC配电战略还简化了电池备份的实现：电池组不需要通过一台UPS逆变器来升频转换(up convert)，进而驱动AC-DC转换器。相反，48V备用电池可以通过一个管理转换、电池充电、电池监测和状态报告的最小控制界面来驱动IT负载。

　　日益转向48V配电要求系统设计人员重新思考自己的板电源(board-power)策略。有几个可以考虑的选项，不过也有一些比12V设计使用的选项更简单和尺寸更小。一个例子是Vicor的符合48V英特尔VR12.5标准的参考设计，它可以消除一个中间转换级。Vicor的方法避免了多相位转换拓扑结构，从而减少了元件数量，并有助于在流行的36~60V电信电压范围实现直接连接电源(包括备份)。元件数量的减少和更小的储能要求允许设计人员让电源传送电路(power train)更靠近处理器，进而降低与PCB走线长度大致成正比的损耗和寄生电感。

　　对于处理器和内存之外的板上负载，单级降压预计将实现整个服务器板的48V配电。随着越来越高的功率密度需求，散热设计成为了一个日益受到关注的问题。封装技术，如Vicor的转换器级封装(Converter housed in Package，ChiP)平台兼容了双面冷却，可以简化热-机械设计。

4 小结

　　总体而言，48V配电设计比12V方案使用的材料更少，需要的铜更少。利用Vicor的符合48V英特尔VR12.5标准的解决方案，也避免了使用电解电容器。净效应是更高的可靠性、更好的可扩展性和更高的功率密度。

　参考文献：
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