?剖析一臺AI交換機(jī)內(nèi)部的多級電源轉(zhuǎn)換與元器件選型
在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中，AI交換機(jī)的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接影響著網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和能效表現(xiàn)。從220V交流輸入到核心芯片所需的0.8V直流，整個電源轉(zhuǎn)換鏈路的效率與可靠性離不開各環(huán)節(jié)元器件的精準(zhǔn)選型。
輸入級濾波電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)交流輸入端的電磁干擾濾波是電源系統(tǒng)的第一道關(guān)卡。平尚科技的X2安規(guī)電容采用金屬化聚丙烯薄膜材料，在275VAC額定電壓下的容量穩(wěn)定性可達(dá)±5%，相比普通電容±10%的波動范圍有了顯著提升。與普通電容相比，這種穩(wěn)定性在電網(wǎng)波動時表現(xiàn)得尤為明顯：當(dāng)輸入電壓在180V至265V之間波動時，濾波效果仍能保持穩(wěn)定，確保傳導(dǎo)干擾抑制達(dá)到Class B標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的輸入濾波電路，可將交換機(jī)的傳導(dǎo)發(fā)射噪聲控制在40dBμV以內(nèi)。
PFC電路中的關(guān)鍵元器件選擇在功率因數(shù)校正（PFC）階段，升壓電感與高壓電容的配合至關(guān)重要。平尚科技的高壓電解電容通過優(yōu)化電解質(zhì)配方和箔片結(jié)構(gòu)，在85℃環(huán)境溫度下的使用壽命可達(dá)5萬小時以上。與普通產(chǎn)品相比，這種改進(jìn)使得在連續(xù)運(yùn)行條件下，PFC電路的功率因數(shù)可穩(wěn)定保持在0.95以上，整機(jī)效率在230V輸入時達(dá)到94%。
中間總線架構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)在48V中間總線電壓轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，貼片電容的選型需要平衡體積與性能。平尚科技的MLCC采用X7R介質(zhì)材料，在1210封裝尺寸下實(shí)現(xiàn)22μF容量，等效串聯(lián)電阻（ESR）可控制在3mΩ以內(nèi)。與普通電容相比，這種低ESR特性在同步降壓轉(zhuǎn)換器中表現(xiàn)突出，能夠?qū)?8V至12V轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的效率提升至96%，同時將輸出電壓紋波控制在25mV以內(nèi)。
負(fù)載點(diǎn)電源的精密調(diào)控核心芯片供電是電源系統(tǒng)的最后環(huán)節(jié)，也是最關(guān)鍵的部分。平尚科技的低ESR貼片電容通過特殊的端電極設(shè)計(jì)和介質(zhì)材料，在0805封裝下實(shí)現(xiàn)100μF容量，ESR值穩(wěn)定在5mΩ以下。在0.8V輸出的大電流應(yīng)用中，這種特性使得電源系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)負(fù)載變化，將動態(tài)電壓偏差控制在±2%以內(nèi)，確保交換芯片不會因電壓波動而出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包。散熱設(shè)計(jì)與可靠性保障熱管理是影響元器件壽命的關(guān)鍵因素。平尚科技的貼片電容通過采用高導(dǎo)熱封裝材料和優(yōu)化散熱路徑，熱阻值比傳統(tǒng)產(chǎn)品降低約20%。在AI交換機(jī)的密閉環(huán)境中，這種改進(jìn)使得電容在55℃環(huán)境溫度下工作時，內(nèi)部溫升可控制在15℃以內(nèi)，顯著提升了元器件的使用壽命。實(shí)際應(yīng)用案例驗(yàn)證在多個AI交換機(jī)項(xiàng)目中，平尚科技的電源解決方案展現(xiàn)出卓越性能。某國產(chǎn)25.6T交換機(jī)的完整電源系統(tǒng)采用優(yōu)化設(shè)計(jì)后，整機(jī)功率因數(shù)達(dá)到0.98，能效指標(biāo)滿足國內(nèi)鈦金級服務(wù)器電源標(biāo)準(zhǔn)。在85%負(fù)載條件下，核心電壓的紋波噪聲控制在15mV以內(nèi)，完全滿足國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商對電源質(zhì)量的嚴(yán)格要求。
成本與性能的平衡策略在元器件選型過程中，平尚科技通過分級使用策略實(shí)現(xiàn)最佳的成本效益比。在關(guān)鍵功率路徑使用高性能元器件確保穩(wěn)定性，在輔助電路采用標(biāo)準(zhǔn)型號控制成本。例如，在核心轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)使用低ESR電容，而在一般濾波電路使用經(jīng)濟(jì)型號，這樣既保證了系統(tǒng)性能，又將整體成本控制在合理范圍內(nèi)。電磁兼容性的綜合考量布局設(shè)計(jì)對系統(tǒng)電磁性能具有重要影響。平尚科技建議采用分區(qū)布局策略，將不同電源等級的電路嚴(yán)格分離，并通過合理的接地設(shè)計(jì)降低共模干擾。實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，這種設(shè)計(jì)可將交換機(jī)的輻射發(fā)射水平降低4-6dB，顯著提升系統(tǒng)的電磁兼容性能。隨著AI交換機(jī)對電源性能要求的不斷提高，多級電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的優(yōu)化將更加關(guān)鍵。平尚科技通過持續(xù)改進(jìn)貼片電容等元器件的性能參數(shù)，為AI交換機(jī)提供了可靠的電源解決方案，助力國產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)更高水平的性能突破。
