国民技术发布面向AI数据中心的3 kW数字电源参考设计方案-电子发烧友网

在人工智能（AI）算力爆发式增长与全球能源结构转型的双重驱动下，电力供给体系正经历从”粗放式”到”智能化”的范式变革。AI数据中心的单机功耗已突破15kW，根据Uptime Institute 2024报告记录，电力消耗已占AI数据中心运营成本的60%以上，AI电源是驱动瓦特向比特转化的智能神经中枢，通过极致能效比与动态调度实现“每度电产出最大有效算力”的价值跃迁。

作为国内领先的平台型MCU芯片设计公司，国民技术围绕数字能源领域进行产品布局，自2024年推出N32H474数字电源专用MCU芯片以来，在开发生态上持续投入，目前已构建起涵盖芯片、电源硬件、控制算法、实时操作系统及配套工具全栈垂直整合生态，实现了软硬协同的实时精准控制与极致能效转化。

7月8日，国民技术正式发布AI数据中心数字电源参考设计方案——高性能单芯片3 kW数字电源方案NS3KW53V5P2L3，该方案以其卓越的集成度和能效表现，助力客户快速构建高效、智能、可靠的电源系统。帮助开发者快速应对AI算力与新能源领域的关键电源挑战，为电力电子技术迈向数字化、智能化提供核心支撑。

01高性能单芯片3 kW数字电源参考方案—NS3KW53V5P2L3

NS3KW53V5P2L3是国民技术面向数字电源行业推出的参考设计方案，尤其适用于AI数据中心电源、户外一体化电源等数字电源。该方案以单颗N32H474作为数字主控核心，基于自研Hunter OS实时操作系统开发生态链打造，整机峰值效率≥97.7%，达到业内领先水平。

该方案采用前级两相交错无桥图腾PFC，后级三相交错Y-Y型LLC架构，该架构能够灵活应用各种功率器件，在SiC、GaN等新器件的加持下，能够深度优化性价比，方案构架示意图如下：

3 kW数字电源方案框图

NS3KW53V5P2L3核心架构采用基于SiC器件的两相交错图腾柱PFC前端与基于SiC器件的三相交错LLC DC/DC隔离后端，整个前后级采用一颗N32H474芯片，负责两级功率变换的控制算法、保护逻辑及与上位机通信实现了卓越的综合性能。

方案核心优势：

■超高的转换效率：整机峰值效率≥97.7%，50%~100%负载下PF >0.99。

■优异的电气性能：采用CCM两相交错图腾柱PFC降低输入电流纹波和THD (<5.0% @100%负载), 三相交错式半桥LLC实现高效率、低输出纹波和快速动态负载响应。

■完备的保护功能：具备过温、输出过流/过压、输入过欠压等保护机制，并通过交错式设计减小输出母线电容需求，提升系统寿命。

■便捷的开发生态：基于自研Hunter OS生态，集成上位机可视化工具，实现参数在线配置、波形分析和一站式保护策略管理，显著提升系统智能化和调试效率。

电源方案核心指标：

100%负载下的输入电流波形

30%负载下的输入电流波形

不同负载下的电源效率

高精度数字电源专用主控芯片

—N32H474

N32H474是国民技术推出的专用于数字电源领域的主控芯片，该芯片基于ARM Cortex-M4F内核设计，最高工作主频 240MHz，支持浮点运算和 DSP 指令，提升了数据处理速度和复杂运算能力，其125ps分辨率的SHRTIM和4个独立12bit 4.7MSPS的ADC，可满足多种复杂拓扑结构，灵活配置PWM。

N32H474数字电源应用关键资源：

■高性能，实时控制电源性能

— 240 MHz@Arm-Cortex-M4F，性能达300DMIPS。

— 内置硬件数学函数加速器Cordic，支持整点和浮点运算。

■高集成度模拟器件，简化硬件设计

— 4x 12-bit 4.7Msps ADC，最多支持51个通道。

— 8x 12-bit DAC。

— 7x CMP，任意比较器输出可内部连接到任意一个Fault或EEV输入。

■高精度定时器，为数字电源提供了保障

— 1x 16-bit SHRTIM，12x PWM(125ps),相位可调，10个外部输入事件，可任意I/O映射。

— 3x 16-bit ATIM，每一路ATIM支持6个独立通道，其中4个通道支持4对互补PWM输出。

■丰富且可任意配置的外设接口，支持多节点同步控制