伴隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的迅速發(fā)展，AI服務(wù)器作為算力密集型設(shè)備，在云計算、深度學(xué)習(xí)、自動駕駛、智能機器人等領(lǐng)域承擔(dān)著關(guān)鍵任務(wù)。AI服務(wù)器的性能和穩(wěn)定性，在很大程度上依賴于其電源系統(tǒng)的設(shè)計。隨著算力需求持續(xù)攀升，傳統(tǒng)電源架構(gòu)逐漸難以滿足高效、穩(wěn)定供電的需求，因此以48V分布式供電、多相降壓及數(shù)字化控制等為代表的先進電源架構(gòu)逐漸成為主流。

一、AI服務(wù)器電源主要架構(gòu)

1、集中式電源架構(gòu)

傳統(tǒng)集中式電源采用單一電源單元（PSU）將交流電轉(zhuǎn)換為12V直流電，再通過主板分配至各負(fù)載。其設(shè)計成熟、成本較低、便于統(tǒng)一管理。但隨著AI服務(wù)器算力提升，其弊端顯現(xiàn)：12V傳輸路徑長導(dǎo)致導(dǎo)通損耗（I2R）顯著增加；電壓調(diào)節(jié)帶寬受限，影響動態(tài)響應(yīng)速度；難以應(yīng)對CPU/GPU的納秒級劇烈負(fù)載變化；系統(tǒng)冗余性差，單一電源模塊發(fā)生故障可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，缺乏可靠性。

2、分布式電源架構(gòu)（DPA）

分布式電源 架構(gòu)已成為大型AI服務(wù)器首選。其核心是采用48V中間總線供電。PSU輸出48V直流，利用高傳輸電壓、低傳輸電流的特性，極大降低了分配路徑上的能量損耗。在靠近CPU、GPU等核心負(fù)載處，部署負(fù)載點轉(zhuǎn)換器（POL） 將48V直接轉(zhuǎn)換為所需的低電壓（如0.8V-1.8V），實現(xiàn)了供電的本地化、精細(xì)化，大幅提升了瞬態(tài)響應(yīng)速度和電壓調(diào)節(jié)精度。

48V分布式電源架構(gòu)（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

3、多相降壓轉(zhuǎn)換架構(gòu)

是上述POL為極高功率負(fù)載（如CPU/GPU）供電的具體實現(xiàn)方案。通過多個并聯(lián)的同步降壓電路交替工作，為單顆處理器供電。其優(yōu)勢在于：分流后降低每相電流應(yīng)力和熱損耗；多相交錯工作有效平滑輸出電流紋波，降低對去耦電容的依賴；可根據(jù)處理器功耗動態(tài)啟用/禁用相數(shù)，優(yōu)化輕載能效。

4、數(shù)字化電源控制架構(gòu)

利用數(shù)字信號處理器（DSP）或微控制器（MCU）替代部分模擬電路，實現(xiàn)了電源管理的智能化。它不僅可實現(xiàn)更復(fù)雜、靈活的控制算法以優(yōu)化動態(tài)響應(yīng)和能效，還支持通過軟件進行實時監(jiān)控、參數(shù)調(diào)整、故障預(yù)測與遠程管理（如基于PMBus/I2C協(xié)議）。先進的設(shè)計常采用數(shù)字管理+模擬快速響應(yīng)的混合模式，兼顧了智能性與速度。

5、模塊化電源
在數(shù)據(jù)中心級AI服務(wù)器中廣泛應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)化的電源模塊（如CRPS）支持熱插拔、N+1冗余和在線維護，保障了業(yè)務(wù)的極高可用性。其智能功能支持根據(jù)負(fù)載情況動態(tài)調(diào)整啟用模塊數(shù)量，避免輕載低效運行，顯著提升數(shù)據(jù)中心整體能源效率。

總體來看，AI服務(wù)器電源架構(gòu)正向著高壓直流化（48V）、分布式POL化、控制數(shù)字化和管理智能化方向演進。理解服務(wù)器電源架構(gòu)特點，有助于針對性能瓶頸合理選用關(guān)鍵元件，特別是電感器、DrMOS等核心元器件，保證電源系統(tǒng)的卓越表現(xiàn)。

二、AI服務(wù)器電源架構(gòu)演進對電感器提出挑戰(zhàn)

AI服務(wù)器電源架構(gòu)創(chuàng)新對電感器提出了更為苛刻的性能要求，促使電感技術(shù)必須跟上電源設(shè)計的步伐，電感產(chǎn)品需滿足以下需求。

? 低直流電阻：高性能AI服務(wù)器的電流需求顯著增加，電感器必須具備極強的載流能力和優(yōu)異的熱管理性能。電感在承載大電流時會產(chǎn)生熱量，若散熱不良， 溫度升高會導(dǎo)致電感材料性能退化甚至失效，影響電源穩(wěn)定性。因此，低直流電阻（DCR）設(shè)計成為電感器的重要參數(shù)，能夠有效減少電能損耗和熱升，使電感在高電流應(yīng)用中表現(xiàn)出卓越的可靠性。

? 高頻低損耗：現(xiàn)在AI服務(wù)器電源要求其效率達到97%甚至是98%，而電感變壓器在當(dāng)中的損耗占比很大。隨著電源轉(zhuǎn)化頻率不斷提高，電感需兼顧高頻性能與高效率，減少渦流和磁滯損耗。高頻電流帶來的損耗增加要求電感材料和結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，以滿足頻率范圍寬、效率高的需求。

? 小型化、輕薄化設(shè)計：AI服務(wù)器內(nèi)部占用空間有限，電感器的尺寸需進一步縮小，同時保持性能不減。小型化、輕薄化是未來電感設(shè)計趨勢。通過高密度磁芯材料和先進的一體成型技術(shù)，電感在體積縮減的同時還能減輕重量，方便高密度貼裝，有效節(jié)約寶貴的PCB空間。而且，這些設(shè)計還需兼顧機械強度和散熱性能，防止在復(fù)雜環(huán)境下性能衰減。

? 高可靠性：AI服務(wù)器通常工作于寬溫度且長時間持續(xù)負(fù)載狀態(tài)，電感器要求具備良好的溫度適應(yīng)性和可靠穩(wěn)定性，能夠有效抵抗高溫及環(huán)境變化帶來的影響，保障設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定運行。

? 抗EMI性能：磁屏蔽結(jié)構(gòu)可有效抑制電磁干擾對附近元件或信號線的破壞，確保服務(wù)器對微弱信號的精準(zhǔn)處理。高抗EMI性能電感能夠降低電磁環(huán)境污染，提升整個系統(tǒng)的抗干擾能力。

? 低噪聲設(shè)計：隨著服務(wù)器噪聲控制需求增加，電感的蜂鳴聲也備受關(guān)注。電感自身振動產(chǎn)生的蜂鳴噪音影響機房環(huán)境和用戶體驗，尤其在大規(guī)模部署的云數(shù)據(jù)中心機房中，低噪聲設(shè)計的重要性不容忽視。一體成型技術(shù)和共振頻率調(diào)控為降低蜂鳴噪音提供了有效解決方案，極大提升了服務(wù)器電源的環(huán)境適應(yīng)性。

綜上，電感器面對AI服務(wù)器電源高電流、小尺寸、高頻率、強抗干擾、寬溫適應(yīng)和低噪聲等多重挑戰(zhàn)，需通過材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工藝升級不斷進步，才能滿足新趨勢下的嚴(yán)苛應(yīng)用需求。

三、AI服務(wù)器電源電感應(yīng)用及選型建議

電感器在AI服務(wù)器電源中承擔(dān)著濾波、扼流、穩(wěn)定電壓電流以及抑制噪聲等多重功能。針對新趨勢下AI服務(wù)器高性能和高可靠性需求，選用合適的電感器十分關(guān)鍵。科達嘉專注于高可靠性電感解決方案，針對AI服務(wù)器及相關(guān)智能設(shè)備，推出了多款性能優(yōu)異的電感器產(chǎn)品，涵蓋高頻大電流、緊湊型大電流電感、一體成型低感量大電流芯片電感等多種類別。

其中，CSFED1260系列電感器是用于TLVR電路的高頻大電流電感，采用磁屏蔽結(jié)構(gòu)，可有效抑制電磁干擾（EMI），提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。該系列電感具有超低直流電阻和高能量存儲能力，能夠高效支持大電流DC-DC轉(zhuǎn)換器和多相降壓電源，適合AI服務(wù)器電源系統(tǒng)應(yīng)用，在高頻高溫環(huán)境下具有良好的電流穩(wěn)定性。工作溫度：-40℃～+125℃。其小型SMD封裝設(shè)計支持高密度安裝，適應(yīng)緊湊空間。

CSBA系列緊湊型大電流電感采用科達嘉自研合金粉磁芯材料，具有極低的磁芯損耗，優(yōu)異的軟飽和電流特性、高頻低損耗等特點。其輕薄型設(shè)計可節(jié)省安裝空間，適合高密度貼裝需求。工作溫度-55℃～+150℃，能夠適應(yīng)高溫工作環(huán)境。CSBA系列電感可滿足氮化鎵電源對電感器高頻低損耗、高功率密度、寬溫等性能需求，廣泛應(yīng)用于DC-DC轉(zhuǎn)換器、開關(guān)穩(wěn)壓器等核心模塊。

專為AI應(yīng)用設(shè)計的芯片電感CSHN系列則采用一體成型結(jié)構(gòu)，超低蜂鳴噪音。具備超低感量、極低直流電阻、優(yōu)異的軟飽和特性和大電流承載能力。產(chǎn)品采用輕薄型設(shè)計，滿足AI芯片及電源模塊小型化、高密度貼裝等需求。工作溫度范圍-40℃至+125℃，滿足智能計算設(shè)備的嚴(yán)苛要求。

在實際選型時，工程師需要結(jié)合AI服務(wù)器的負(fù)載特性、電流大小、工作頻率以及散熱條件，選擇最適合的電感型號。例如，高電流密集型負(fù)載可選擇CSFED系列以獲得最佳能效表現(xiàn)；而在空間受限的機箱內(nèi)，CSBA系列緊湊型大電流電感會是理想選擇；要滿足AI應(yīng)用對低感量、低電壓、大電流、小體積等需求，則可選擇AI芯片電感CSHN系列。合理搭配高性能電感產(chǎn)品，可以最大程度提升AI服務(wù)器電源轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。