损耗↓15%！AI服务器电源变压器解法新思路

如果说算力芯片决定了AI服务器的性能上限，那么AI服务器电源系统则直接影响其效率与稳定性。

近年来，随着GaN、SiC等第三代半导体的应用加速，AI服务器电源的开关频率不断上探，从百千赫兹迈向数百千赫兹甚至接近兆赫兹区间。

在这一过程中，变压器产品所承受的工作条件已明显不同于传统服务器时代。高频化带来的损耗放大、散热受限以及寄生参数问题，使变压器产品逐渐成为制约电源系统进一步优化的重要变量。

在这样的技术环境下，变压器厂商如何回应终端变化，正在成为行业关注的焦点。

服务器电源 图/包图网

01 频率高达MHz，AI服务器电源对变压器提出新要求

从应用现状看，当前主流AI服务器AC-DC电源的开关频率已提升至90–120kHz，高端领域的开关频率已达到200–300kHz。

在48V→12V等非隔离模块中，工作频率在GaN、SiC器件的推动下进一步提升至800kHz-1MHz甚至更高。频率的跃迁，直接放大了磁芯损耗和绕组交流损耗，趋肤效应、邻近效应以及EMC问题同步显现。

与此同时，功率密度的持续提升，使得变压器内部热流密度高度集中，传统的变压器产品设计方式已难以应对。如何在有限体积内平衡损耗、温升与可靠性，成为AI服务器电源用变压器产品绕不开的核心课题。

AI服务器用电感变压器 图/峰亚电子

02 变压器损耗降低15%，峰亚电子的材料与结构优化思路

针对高频应用中的主要矛盾，深圳市峰亚电子有限公司研发总监黄文华对《磁性元件与电源》分享了他们的解决方案。峰亚电子将设计重心放在“磁-铜损耗均衡”上，而非单一指标的极限追求。

在变压器材料选择上，通过采用高磁通密度、低损耗且截面积更大的磁芯，在保证磁密可控的前提下降低绕组匝数，从而减少直流电阻和基础铜损。在实际项目中，匝数降低约40%。

在绕组层面，峰亚对利兹线的复合绞合方式进行持续优化，通过不同线径组合来抑制高频下的趋肤效应，并配合变压器产品结构设计降低分布电容与邻近效应影响。同时，对磁芯进行分段与气隙优化，以减小涡流损耗。

多项手段协同后，变压器整体损耗可降低约15%，为AI服务器整机带来3‰左右的效率改善。

图/峰亚电子

在变压器工艺结构上，峰亚通过多种针对性设计协同来降低变压器产品交流铜损。具体来说：

通过不同规格线材的组合应用，有效抑制变压器高频条件下的趋肤效应;在绕组结构上，引入低分布电容的绕组结构设计方案，从源头降低邻近效应，同时减少分布电容对高频性能的影响;在磁路结构上，通过磁芯分段气隙设计，削弱涡流效应带来的附加损耗。

变压器工艺设计图 图/峰亚电子

在此基础上，峰亚还辅以变压器产品结构层面的强风道设计，使线包内外的温升分布更加均衡，加大绕组整体散热能力，避免因线包温升过高而引发线材交流电阻(ACR)上升，进而形成损耗与温升相互放大的负反馈式恶性循环。

通过上述变压器产品工艺与结构设计手段的综合应用，线材交流电阻最高可降低约20%，从而最大限度地降低有效铜损，并可根据功率等级的不同，为整机系统带来约1-2‰的效率提升。

03 从协同设计入手，破解AI服务器电源的系统性难题

在峰亚电子看来，与电源客户开展电感变压器产品的早期协同设计，是从根本上解决AI服务器电源电感变压器高频损耗剧增、散热难度大、体积与性能失衡以及寄生参数干扰等核心痛点的必要前提。

其价值并不仅体现在单一性能指标的优化，而是贯穿于痛点的精准识别、技术方案的可落地性、成本与周期的可控性，以及可靠性风险的提前释放等多个维度。

这一思路在实际项目中已有明确体现。2022年11月初，峰亚电子接到一项30kW数据中心非隔离电源电感变压器的定制化需求。

项目启动后，公司迅速组织专项团队，对客户需求进行系统评审与分解，并同步推进设计与验证工作。

到当年12月底，仅用约两个月时间便完成了变压器功能样品的制作。得益于前期充分的沟通和协同设计，该项目样品在首版即通过功能测试，变压器产品效率提升约3‰，同时实现了约30%的成本下降。

变压器样品 图/峰亚电子

04 立足AI服务器应用，跟随但不缺位

在AI服务器电源领域，峰亚电子对自身的定位相对清晰。目前公司仍以行业跟随者的角色，紧密跟进头部企业的技术路线与应用方向展开布局。

其主力市场之一集中在数据中心领域，而该应用场景在供电架构、功率等级和可靠性要求上，与AI服务器电源具有较高的重合度。

在技术储备方面，峰亚已积累了较为系统的设计经验，并通过实际项目验证了相关能力。公司曾参与第三代“巴拿马项目”(HVDC项目)，作为非隔离电源磁性器件的核心供应商之一，与多家业内头部企业展开深度合作，这也从侧面反映了其在数据中心电源领域的成熟度与工程适配能力。

此外，围绕巴拿马项目延伸出的新方向——固态变压器，峰亚电子同样保持了相对理性的判断。公司认为，这一技术路线具备明确的发展潜力，但目前仍处于较早阶段，距离规模化应用尚有距离。

综合行业节奏判断，固态变压器的应用阶段因行业而异。在电力系统等领域，其技术应用已较为成熟，但在AI服务器、充电桩等新兴场景，该技术仍处于解决方案定制与测试阶段

在此之前，峰亚更多是与客户保持前端技术协同，通过方案研究、方向探索和样品测试等方式提前介入，为未来技术演进积累设计和验证经验，而非盲目推进量产。

AI服务器电源的高频化趋势，正在不断抬高磁性元件的技术门槛。从材料选择、工艺结构到系统协同，变压器已不再是可以“后置优化”的环节。

峰亚电子的实践路径显示，在高频与高功率密度成为常态的背景下，唯有回到工程本身，通过可验证的效率提升与可靠性表现，电感变压器才能在AI电源体系中真正发挥应有的价值。

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审核编辑 黄宇