AI服务器电源高压转低压的两种架构分析

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由于系统需要在极为有限的空间内，从高压直流输入，转换为服务器主板上GPU所需的低于1V的供电电压，一般来说有两种架构，800V转54V和800V转12V这两种方案——它们都是当前服务器主板成熟的低压域的关键链路。

采用“800V转54V（第一级）+中间母线转换器+VRM功率级/背面垂直模块”的三级方案，可降低供电网络的损耗，并支持子卡方案（中间母线转换器与VRM均置于子卡上），而800V转12V的两级方案则省去了一整个功率转换级，有望节省主板上宝贵的空间。

针对800V到12V的电源转换这种单级架构，典型电路包含两个堆叠式LLC转换器，搭配矩阵变压器结构。原边侧可以使用了额定电压650V的GaN，而副边侧则采用额定电压40V的硅基器件。

与前文800V转12V的方案（该方案要求将高压中间母线转换器放置在处理器附近）不同，第二种方案架构如下：采用“高压+中压中间母线转换器IBC”的组合，先将800V转换为50V，再进一步转换为6V。

由于电压调节模块（VRM）的损耗与输入电压的平方成正比，因此将这些多相降压转换器的输入电压从12V改为6V（例如），能在效率方面带来优势——这也使得转换器可以在更高的开关频率下工作，提升环路带宽降低纹波，从而提升对瞬态负载变化的响应速度，并减少处理器附近所需的电容数量，降低成本。

800V转50V阶段和VRM阶段的效率提升，足以抵消中压中间母线转换器带来的额外损耗，使得该架构的整体表现至少与前一种架构相当，同时，它还能提升供电灵活性（子卡），并优化瞬态负载响应。

注：素材来源于英飞凌技术文档。

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