用48V取代12V 如何打造高功率密度服务器电源设计

48V配电设计不同于基于配电方案工作电势的12V系统。最值得注意的是，48V配电系统可使用400/480V三相位整流器，替代PDU变 压器和银匣子。

一个现代整流器产生的THD大约为3%，很少超过5%，即使是在轻负载条件下也一样。整流器数量减少了(由于更高的单位功率)，而且它们所吸收的线路电流的固有谐波成分也减少了，因此系统级电流波形谐波也大大减少了。服务器营运商可利用广泛用于电信及其他现有48V应用的现有400/480V三相位AC至48VDC设备的规模经济优势。

一个典型10kW单元需要的机架高度只有2U(89毫米)，其可实现≥97%的转换效率以及不足5%的总谐波失真。相比之下，400/480V三相位至12V整流器是不实用的，因为有极高的电流输出。

导通损耗和导体尺寸的实际限制也限制了距离，其中电源只能经济地传输(基于12V机架的系统)大约5kW。48V配电使用相同的传输基础架构，可提供20kW的电源—足以通过一个单路三相位整流器为一个全面服务器机架供电。可取消机架上单相位AC的DC配电策略还可简化电池备份实施：电池组无需透过一个UPS逆变器进行上变频，而是反过来驱动AC-DC转换器。

相反，48V备用电池可透过一个最小的控制接口来驱动IT负载，管理切换、电池充电、电池监控以及状态报告。越来越多地转向48V 配电使系统设计人员不得不重新考虑他们的主机板电源策略。有几种选择，但有几种比12V设计使用的更简单、更小巧。例如Vicor符合Intel VR12.5规范的48V参考设计，它可取消间质转换级。

Vicor的方法可避免多相位转换拓扑，从而不仅可减少组件数量，而且还允许在流行的36-60V电信电压范围内直接连接电源(包括备用电 源)。组件数量的减少和更小的能量存储要求允许设计人员让传动系更靠近处理器，从而可减少大致与PCB迹线长度成正比的损耗与寄生电感。对于处理器和存储器之外的板上负载而言，单级降压预计可在整个服务器主机板中实现48V配电。

随着提高功率密度需求的出现，散热设计日益受到关注。Vicor转换器级封装(ChiP)平台等封装技术与双面冷却兼容，其可简化散热机械设计。整体而言，48V配电设计使用的材料比12V方案更少；材料清单更短，在机架层面上需要的铜更少。有了Vicor符合Intel VR12.5 规范的48V解决方案，它们还可避免使用电解电容器。最终可实现更高的可靠性、更好的可扩充性以及更高的功率密度。

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