全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心建設(shè)正迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng),設(shè)備算力密度與能源消耗規(guī)模同步攀升。隨著綠色能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程的不斷深化,數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心基礎(chǔ)設(shè)施,其規(guī)?;季峙c升級(jí)需求日益凸顯,對(duì)供電系統(tǒng)的能效、穩(wěn)定性與智能化水平也提出了更高要求。
在此背景下,AI服務(wù)器電源(PSU)已從傳統(tǒng)意義上的供電單元,演變?yōu)轵?qū)動(dòng)“瓦特”到“比特”高效轉(zhuǎn)換的智能中樞。其核心使命是通過(guò)最優(yōu)能效管理與智能動(dòng)態(tài)調(diào)控,最大化發(fā)揮每度電所產(chǎn)生的有效算力,這不僅關(guān)乎數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本,更是衡量整體效能與競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵指標(biāo)。
賦能AI服務(wù)器電源應(yīng)用能效升級(jí)
2025年80 PLUS新增Ruby(紅寶石)能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),這將加速AI服務(wù)器電源的性能變革,其核心在于電源轉(zhuǎn)化效率和功率密度等指標(biāo)的全面升級(jí)。
| 核心指標(biāo) | 轉(zhuǎn)換效率 | 功率密度 |
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傳統(tǒng)電源 (2020年前) |
峰值94%-96% 輕載85% |
32~40W/in3 (3kW~5.5kW/1U) |
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2025 AI電源 (Ruby標(biāo)準(zhǔn)) |
峰值97.5%-98% 輕載≥90% |
70~100W/in3 (8kW~12kW/1U) |
| 提升幅度 | 能耗降低20% | 密度提升75%~212% |
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行標(biāo)/規(guī)范 參考 |
80 PLUS Ruby GB20943-2025(擬) |
OCP ORv 3 CRPS 3.0 |
極海G32R501實(shí)時(shí)控制DSP/MCU,具備高效運(yùn)算、實(shí)時(shí)控制與智能能效管理等優(yōu)勢(shì),完美適用于AI服務(wù)器電源應(yīng)用,通過(guò)G32R501單芯片結(jié)合三相交錯(cuò)圖騰柱PFC及LLC諧振變換器拓?fù)?,?shí)現(xiàn)全功率段的高效運(yùn)行與高功率因數(shù)輸出,不僅能為AI服務(wù)器電源轉(zhuǎn)換效率和功率密度的優(yōu)化升級(jí)提供核心技術(shù)支撐,更能助力客戶電源產(chǎn)品達(dá)到80 PLUSRuby能效標(biāo)準(zhǔn)。
采用G32R501的AI服務(wù)器電源—核心應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
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單芯片 高算力控制 |
采用G32R501實(shí)時(shí)控制DSP/MCU,最高主頻250MHz,提供多路交錯(cuò)電流環(huán)路控制所需高算力 單芯片即可完成前后級(jí)PFC+LLC兩級(jí)拓?fù)淇刂疲?jiǎn)化系統(tǒng)控制邏輯 |
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高集成 模塊化設(shè)計(jì) |
內(nèi)置150ps高分辨率PWM通道和比較器(COMP)模塊 借助高速霍爾芯片采集電感電流,無(wú)需外部過(guò)零檢測(cè),即可輕松實(shí)現(xiàn)圖騰柱PFC的CRM和CCM控制切換 |
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先進(jìn)第三代 半導(dǎo)體器件 |
采用第三代半導(dǎo)體(GaN或SiC)提升電源開關(guān)頻率,減小磁性器件體積 適配電源機(jī)架對(duì)AI服務(wù)器電源尺寸限制,推動(dòng)PSU小型化、高效化發(fā)展 |
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功率電路 采用交錯(cuò)結(jié)構(gòu) |
功率小時(shí),采用單支路運(yùn)行,優(yōu)化功率因數(shù)與諧波性能 功率大時(shí),采用多支路交錯(cuò)運(yùn)行,降低運(yùn)行電流應(yīng)力、提升電源效率 |
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搭配平面 變壓器技術(shù) |
減少LLC變換器損耗與漏感 增強(qiáng)散熱效果 |
采用G32R501的AI服務(wù)器電源—核心應(yīng)用架構(gòu)
G32R501實(shí)時(shí)控制DSP/MCU,可滿足由兩級(jí)功率拓?fù)鋯卧獦?gòu)成的7kW~11kWAI服務(wù)器電源應(yīng)用的功率需求:
■ 前級(jí)電路:采用三相交錯(cuò)圖騰柱功率因數(shù)校正(PFC)電路,高頻橋臂選用GaN或SiC MOSFET
■ 后級(jí)電路:由兩路全橋LLC諧振變換器并聯(lián)組成,高壓側(cè)采用GaN或SiC MOSFET,低壓側(cè)選用低導(dǎo)通內(nèi)阻MOSFET作為同步整流管
■ 配合G32R501內(nèi)置的8個(gè)12位ADC采樣通道,實(shí)時(shí)采樣電源輸入電壓、電感電流、母線電壓、輸出電壓電流
■ 輸入電源:90V~264V AC;輸出電壓:45V~58V DC;額定輸出電流:140A

AI服務(wù)器電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
G32R501 實(shí)時(shí)控制DSP/MCU
芯片優(yōu)勢(shì)介紹
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高效運(yùn)算 處理性能 |
搭載Cortex-M52雙核架構(gòu),通過(guò)ACI功能可將自定義指令直接納入內(nèi)核處理 大幅提高AI服務(wù)器電源中常用的濾波器、補(bǔ)償器、鎖相環(huán)等算法的運(yùn)算速度 |
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增強(qiáng)型 存儲(chǔ)空間 |
Flash高達(dá)640KB、SRAM高達(dá)128KB 可靈活配置為零等待訪問(wèn)周期ITCM和DTCM |
| 實(shí)時(shí)精準(zhǔn)控制 |
16個(gè)150ps高分辨率PWM通道,滿足電源應(yīng)用高精度周期、占空比、開關(guān)頻率、移相或死區(qū)的高分辨率控制要求 4個(gè)可編程邏輯單元FLB,可為電源驅(qū)動(dòng)提供靈活的組合邏輯或時(shí)序控制 |
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高靈敏 信號(hào)感測(cè) |
7個(gè)比較器,均內(nèi)置2個(gè)12-bit DAC,支持消隱和濾波功能,可實(shí)現(xiàn)AI服務(wù)器電源的峰值電流控制、過(guò)零檢測(cè)及跳閘監(jiān)控保護(hù) 3個(gè)3.45 MSPS的12-bit高精度ADC,滿足AI服務(wù)器電源同步、低延時(shí)信號(hào)采集需求 |
| 高可靠性 |
ESD抗干擾性強(qiáng),HBM>8000V,CDM>2000V,Latchup>200mA 工作溫度覆蓋-40℃~125℃,可適應(yīng)復(fù)雜工況環(huán)境 已通過(guò)IEC 61508 SIL2和AEC-Q100 Grade1認(rèn)證 |
極海G32R501實(shí)時(shí)控制DSP/MCU,集成高精度HRPWM、COMP、CAP等豐富且靈活的IP資源,專為高精度、高功率密度電源設(shè)計(jì),適應(yīng)各種電源拓?fù)?、?dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)及主動(dòng)功率管理,助力AI服務(wù)器電源提升轉(zhuǎn)換效率和功率密度等關(guān)鍵指標(biāo)的綜合性能。未來(lái),極海將繼續(xù)以技術(shù)突破與產(chǎn)品創(chuàng)新為使命,提供高性能、高可靠的芯片及解決方案,為AI基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和綠色能源轉(zhuǎn)型持續(xù)注入核芯動(dòng)力。
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原文標(biāo)題:賦能智算升級(jí)|基于極海G32R501實(shí)時(shí)控制DSP/MCU的AI服務(wù)器電源應(yīng)用方案
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