数据中心消耗越来越多的电力。高盛目前的研究表明，数据中心消耗了当今世界电力的2％，到2030年，该数字预计将增加到10％。本文引用：它揭示了传统电子电力到数据中心的缺点，来自数据中心的分销系统，这些分销系统提供了当前服务器当前服务器的服务器调节器。 DC，最多可在中间的高性能AI芯片。数据中心的功率架构应进行重大变化，以解决对AI的不断增长的功率需求，电子设计师需要解决许多挑战。 GAP创建：数据中心电源的演变需要了解PDATA中心电源的方向。了解当今电源架构的构建非常重要。图1显示了您可以称为“第一代”功率体系结构的主构建块。在这种情况下，电子期交流（通常是480 V线对线电压）进入数据中心，并为不可抗拒的电源（UPS）提供电源。 UPS支持电池备份，并有助于为服务器机架提供稳定的交流电压。在服务器机架内，使用通用冗余电源将AC电压拉直并将AC电压降低至12V。 1。数据中心力量的第一代体系结构。几十年来，这种体系结构一直是该行业数据中心实力的标准，当今的大多数系统仍在使用此调整。该体系结构中的局部服务器架将支持10至15 kW的功率。大约十年前，整个技术行业开始促进数据中心的效率。增加大云数据中心有助于提高电力水平，从而导致“第二代”架构的出现（图2）。 2。第二代电源架构升级到48 V巴士的总电流减少了4倍与12V相比，功率损耗减少16倍。这个新系统与第一代不同。服务器电源的输出电压增加到48 V，同时包含电源架电源（也称为“开放机架”电源）。机架中还包括当地电池单元。所有这些改进将电力转换5％的阶段效率，同时增加传递的功率。在云数据中心，典型的机架将具有从40 kW到100 kW以上的电源。但是，随着AI的AI芯片开始主导数据中心，第二代体系结构达到了它们的物理局限性。 AI数据中心的单架电源需求从600 kW攀升至1兆瓦。如今，AI工作负载需要大量计算，这需要缩短图形处理单元（GPU），中央处理单元（CPU）和网络开关之间物理连接的距离。这种调整意味着大型电源供应IE需要从IT架上删除。这就是为什么第三代架构介绍了通常是单独的机架的SideCar的概念，它仅用于通过母线将电源连接到服务器机架上（图3）。 3。随着AI处理器今天推动数据中心的电源限制，科技公司已转移到AC-DC的电源，以分开电源架或辅助设备。当今我们已经审查了数据中心的未来方向的数据中心中高压DC电源挑战的设计，我们可以讨论高压直流电源分布的挑战和一些潜在的解决方案。权力和工程师设计师需要问自己一个很长的问题，我们无法考虑其中一些问题。但是，这里有一些要注意的事情：最佳输出电压水平是多少？ +400 V，+800 V，±400 V？该系统的分离是什么？是否需要高电压输出？ c的适当拓扑是什么壁球的斜面？那么服务器架呢？如果将电源在IT机架之外传输的主要动机是增加计算密度，那么为什么需要更改电源的输出电压？简单的答案与从车架到IT机架的电力的母线有关。如果服务器架需要600千瓦的电源来运行计算密集的工作负载，例如AI培训和识别，则需要12500 A（不考虑送货损失）才能为48 V提供该功率。由于当前的密度电流，该座舱的物理尺寸将压倒性且重约200磅。母线还需要液体冷却，这增加了成本和复杂性。相反，如果分配电压增加到800 V DC，则600千瓦的机架仅需要750 A.该电流水平将使空气冷却并减少每个母线的重量85％。分配电压应增加 - 这很明显。但是什么是正确的电压年龄水平？ +400V， +800V或±400V电压水平现已使用 - 电动车辆（EV）和相关充电基础设施。 +400 V电压是很有意义的，因为它在当今的数据中心中广泛使用：在大多数单相AC-DC电源输出+400 V之前，功率因数校正（PFC）阶段在LLC阶段在48 V或12 V之前将其倒入48 V或12 V，并且电气组件就可以使用。工程师还深入了解400 V，并且从安全角度来看，蠕变距离和设计间隙。但是，如果功率水平增加更多，则母线可能是一个问题。 +800 V水平是总线电压的另一个可行选择，因为它将允许较小的母线和更高的分配效率。但是，这是一个相对较新的生态系统元素。工程师需要解决有关安全和空间的一组技术问题。第三种选择是将前两个选项组合在一起，然后选择±400V。其主要缺点是该电压需要复杂控制以确保加载。隔离：如何处理高压直流电源系统，考虑所有三个电压选项很重要，但是另一个问题会影响您的选择：隔离。分离和分离有两个目的：一个是确保最终用户的安全，另一个是将地面电路分开。两者对于数据中心体系结构都非常重要。由于所需的电力水平，最好连接许多较小的电源，以确保电源共享电流。图4描述了输出电压和分离方案的几种选项。第一个选项是最直立的选项，因为它涉及单独的动力单元（PSU）的PFC阶段。尽管有好处，但公司是否会接受它仍然没有不确定性。当多个不可分割的AC-DC电源并行连接时，当前的共享和余额问题也存在。首选提供最高效率和最低的成本到具有其他分离级别的其他选项。 4。显示了分离直流功率架构高压的各种方法。第二，第三和第四选择确定了AC-DC阶段之后的分离，以解决当前的平衡问题。第三和第四个选件使用拆分金属产生±400 V，主要区别是所需的总线数（3比2）。第四个选项需要一些额外的控制，以确保在±400 V上平衡负载。功率拓扑：平衡，速度，效率和单独的另一个决定的成本涉及用于AC-DC整流器的拓扑。有许多因素可以推动拓扑选项，包括成本，效率，加载瞬变和分离。两阶段的方法是对整流器进行处理的方法之一，而另一种管理分离的方法是设计电源系统的最传统和流行的方法。整流器具有许多众所周知的拓扑结构，例如Vienn整流器，T逆变器或主动中性点夹。同样，DC-DC的单独阶段（例如三相有限责任公司或全彩LLC）可用于实现电压和分离调节。该方法的一个主要优点是，通过在整流器和DC-DC的孤立阶段之间添加额外容量，可以轻松处理用于瞬态和电压事件崩溃线的能量存储。另一种可能的方法是使用单个阶段来处理AC-DC校正和分离。它也称为矩阵转换器。图5显示了矩阵转换器的单个阶段的简化示意图。 Texas Instruments（TI）5。单级绝缘AC-DC电源的内部矩阵转换器。这种类型的转换器可以通过减少按照开关的数量并减少开关和磁性组件的总数来提高效率，从而降低成本。但是，除了担心激增的电压外，还有SOME存储能量的潜在缺点。矩阵转换也是双向开关的完美应用，有助于降低成本并进一步提高效率。但是，应该解决许多问题和技术细节以实现此类设计。向分销高电压DC的过渡将不可避免地为数据中心电源带来许多更改。解决复杂问题并改善电源的机会。为了满足新处理器的权力要求，未来的数据中心依赖于当今的决定。