伟创力高效电源模块在超大规模数据中心的应用

DC/DC转换器如何应对超大规模数据中心的挑战

受云端存储和数据处理需求持续增长的推动，数据中心正以前所未有的速度扩张。当前全球超大规模数据中心，即规模最大的那些数据中心，总容量在过去四年内翻了一番，并仍在不断增长。

数据中心容量的不断扩大也带来了对电力供应日益增长的需求。各类组件必须获得可靠供电，而能效依旧是首要考量。同时，市场越来越需求更紧凑的系统，它们不仅要有更高的功率密度，还需要配合液冷系统实现更少的散热，从而降低热管理成本。

向 48V 供电架构的转变

为应对这些需求，当今业内一大趋势是从传统的12V直流配电架构转向使用48V。将电压提高四倍的同时，可使所需电流降低四倍。由于导通损耗与电流的平方成正比，这种变化可使导通损耗降低16倍，从而提升效率并减少热量产生，同时也可使用更小线径的母线。

与此同时，数据中心内仍然有大量系统和组件需要稳定的12V电压供应，即使输入电压波动，输出电压也必须保持稳定。例如，PCIe卡、部分内存、硬盘或固态硬盘（SSD）存储设备以及冷却风扇都依赖于稳定12V电源。

在实际运行中，数据中心的输入电压往往会有所波动，而且并非所有电源架构都能应对此类变化。这点已在开放计算项目（OCP）使用多变且带有噪声的输入电压的腔室测试中得到证明。

此外，超大规模数据中心需要具有模块化、可扩展性的电源系统，以便在用户移动机架设备或新增计算/存储负载时，能迅速部署并满足供电需求。

满足高功率密度需求的高效电源模块

对于电源系统设计师而言，关键在于寻找能够从48V输入转换为稳定12V输出的解决方案，同时要求高效率和紧凑尺寸，以适应数据中心中空间紧张的机架布局。

为满足这些需求，Flex Power Modules推出了 BMR35x系列1/4砖数字电源模块。这是公司推出的第九代数字1/4砖产品，凭借多年经验，为数据中心应用场景提供了一款高效、优化的产品。该系列采用创新的变压器耦合非隔离拓扑结构，可减少组件数量及电流应力。

BMR35x系列同样非常适用于多种电信应用场景，这类场景对输入电压瞬态抑制要求极高。BMR35x能轻松应对电信与数据中心中的高噪声环境与输入电压波动。

该系列共有三款不同功率等级的产品：BMR350，连续输出功率1300W，并能在一定时间内维持峰值功率1700W；BMR351，连续输出功率1600W，峰值功率2320W；最后是BMR352，连续输出功率高达2000W，峰值功率高达3000W。

支持高峰值功率对应对负载突变场景至关重要，尤其是当计算需求激增的时候。例如，处理器的Turbo模式或系统启动过程中可能短时产生远超稳态额定功率的电流冲击。该系列模块专为可靠吸收此类电流峰值而设计，同时在发生受控关机时可记录运行数据并实现有效恢复。

此外，主动均流（ACS）技术使得该系列支持多模块并联使用，以实现更高的总输出功率，并为可扩展电源系统设计提供更大的灵活性。电压下垂法均流（DLS）则确保模块间负载分布均匀，避免局部过热，提升系统整体可靠性。

该系列产品整体都具有高效率，其中BMR352在半载条件下的最高效率可达97.9%。所有模块的输入电压范围均为40V到60V。

该系列模块支持PMBus接口，便于用户进行数字化配置、监控和控制，且由Flex Power Designer工具提供支持。模块还内建事件记录器（Event Data Recorder），在故障、关机或重大失效发生时自动将关键信息保存在非易失性存储器中，以协助故障诊断和失效分析。

为提升热管理性能，三款BMR35x系列产品在设计中将高发热元件的热传导路径优化至顶部基板，实现直接导热结构。配合先进的散热方案及领先的转换效率，BMR35x系列能够在有限体积内实现极高的功率输出。

结语

为了满足对云存储和算力持续不断的需求，数据中心正以更快的处理器和更高性能的组件持续扩张，带来对电力系统的极高要求。它们需要能将48V高效转换为12V的电源模块，在确保高功率密度的同时最大限度地减少散热。

为满足数据中心对可靠电源解决方案的持续需求，Flex Power Modules推出了BMR35x系列DC/DC转换器。该系列不仅具备出色的能效，还以1/4砖模块提供了业内领先的峰值功率能力。这些解决方案彰显了公司在从电网到芯片的智能化、可持续的电力传输方面所提供的支持。