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[导读]全球超大规模数据中心建设正迎来爆发式增长,设备算力密度与能源消耗规模同步攀升。随着绿色能源转型进程的不断深化,数据中心作为数字经济发展的核心基础设施,其规模化布局与升级需求日益凸显,对供电系统的能效、稳定性与智能化水平也提出了更高要求。

赋能智算升级|基于极海G32R501实时控制DSP/MCU的AI服务器电源应用方案

全球超大规模数据中心建设正迎来爆发式增长,设备算力密度与能源消耗规模同步攀升。随着绿色能源转型进程的不断深化,数据中心作为数字经济发展的核心基础设施,其规模化布局与升级需求日益凸显,对供电系统的能效、稳定性与智能化水平也提出了更高要求。

在此背景下,AI服务器电源(PSU)已从传统意义上的供电单元,演变为驱动“瓦特”到“比特”高效转换的智能中枢。其核心使命是通过最优能效管理与智能动态调控,最大化发挥每度电所产生的有效算力,这不仅直接关乎数据中心的运营成本,更是衡量整体效能与竞争力的关键指标。

G32R501实时控制DSP/MCU

赋能AI服务器电源应用能效升级

2025年80 PLUS® 新增Ruby(红宝石)能效等级标准,这将加速AI服务器电源的性能变革,其核心在于电源转化效率和功率密度的全面升级。

核心
指标
传统电源
(2020年前)
2025 AI电源
(Ruby标准)
提升幅度
行标/规范参考
转换
效率
峰值 94%-96%
轻载85%
峰值 97.5%-98%
轻载≥90%
能耗降低
20%
80 PLUS Ruby
GB20943-2025(拟)
功率
密度
32-40W/in3
(3kW-5.5kW/1U)
70-100W/in3
(8kW-12kW/1U)
密度提升75%-212%
OCP ORv3
CRPS

极海G32R501实时控制DSP/MCU,具备高效运算、实时控制与智能能效管理等优势,完美适用于AI服务器电源应用,通过G32R501单芯片结合三相交错图腾柱PFC及LLC谐振变换器拓扑,实现全功率段的高效运行与高功率因数输出,不仅能为AI服务器电源转换效率和功率密度的优化升级提供核心技术支撑,更能助力客户电源产品达到80 PLUS® Ruby能效标准。

采用G32R501的AI服务器电源—核心应用优势

单芯片
高算力控制
  • 采用G32R501实时控制DSP/MCU,最高主频250MHz,提供多路交错电流环路控制所需的高算力
  • 单芯片即可完成前后级PFC+LLC两级拓扑控制,简化系统控制逻辑
高集成
模块化设计
  • 内置150ps高分辨率PWM通道和比较器(COMP)模块
  • 借助高速霍尔芯片采集电感电流,无需外部过零检测,即可轻松实现图腾柱PFC的CRM和CCM控制切换
先进第三代
半导体器件
  • 采用第三代半导体(GaN或SiC)提升电源开关频率,减小磁性器件体积
  • 适配电源机架对AI服务器电源尺寸限制,推动PSU实现小型化、高效化
功率电路
采用交错结构
  • 功率小时,采用单支路运行,优化功率因数与谐波性能
  • 功率大时,采用多支路交错运行,降低电流应力、提升电源效率
搭配平面
变压器技术
  • 减少LLC变换器损耗与漏感
  • 增强散热效果

采用G32R501的AI服务器电源—核心应用架构

G32R501实时控制DSP/MCU,可满足两级功率拓扑单元构成,可满足7kW~11kW的AI服务器电源应用的功率需求:


  • 前级电路:采用三相交错图腾柱功率因数校正(PFC)电路,高频桥臂选用GaN或SiC MOSFET
  • 后级电路:由两路全桥LLC谐振变换器并联组成,高压侧采用GaN或SiC MOSFET,低压侧选用低导通内阻MOSFET作为同步整流管
  • 配合G32R501内置的8个12位ADC采样通道,实时采样电源输入电压、电感电流、母线电压、输出电压电流
  • 输入电源:90V~264V AC;输出电压:45V~58V DC;额定输出电流:140A


AI服务器电源拓扑结构图

极海G32R501实时控制DSP/MCU

芯片优势介绍

高效运算
处理性能
  • 搭载Cortex-M52双核架构,通过ACI功能可将自定义指令直接纳入内核处理
  • 大幅提高AI服务器电源应用中常用滤波器、补偿器、锁相环等算法的运算速度
增强型
存储空间
  • Flash高达640KB、SRAM高达128KB
  • 可灵活配置为零等待访问周期ITCM和DTCM
实时精准控制
  • 16个150ps高分辨率PWM通道,满足电源应用高精度周期、占空比、开关频率、移相或死区的高分辨率控制要求
  • 4个可编程逻辑单元FLB,可为电源驱动提供灵活的组合逻辑或时序控制
高灵敏
信号感测
  • 7个比较器,均内置2个12-bit DAC,支持消隐和滤波功能,可实现AI服务器电源的峰值电流控制、过零检测及跳闸监控保护
  • 3个3.45 MSPS 的12-bit高精度ADC,满足AI服务器电源同步、低延时信号采集需求
高可靠性
  • ESD抗干扰性强,HBM>8000V,CDM>2000V,Latchup>200mA;
  • 工作温度覆盖-40℃~125℃,可适应复杂工况环境;
  • 已通过IEC 61508 SIL2和AEC-Q100 Grade1认证

极海G32R501实时控制DSP/MCU,集成高精度HRPWM、COMP、CAP等丰富且灵活的IP资源,专为高精度、高功率密度电源设计,适应各种电源拓扑、动态负载响应及主动功率管理,助力AI服务器电源提升转换效率和功率密度等关键指标上的综合性能。未来,极海将继续以技术突破与产品创新为使命,提供高性能、高可靠的芯片及解决方案,为AI基础设施建设和绿色能源转型持续注入核芯动力。


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