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DESIGN IDEAS
要採取接地隔離措施，才能保護 往往更高，這也會增加系統成本。 設備以及操作人員。 這些系統挑戰也催生了各種
提高總體系統效率(圖3)。 智慧功率電路
48V與12V之爭
創新和先進架構。最有前景的新式 電源轉換技術之一是圖2所示的開 關式儲能電容(STC)轉換器。這種 轉換器具有極高的效率，並且在 大多數情況下具有更小的電路面 積。根據設計人員和整體系統架構 的選擇，單級或多級轉換解決方案 都已被證明是成功的。
大電流DC-DC電源轉換器通 常採用多相拓撲。每相通常包括 兩個採用高側和低側半橋配置的 MOSFET和一個電感。高側和低側 MOSFET封裝在一起可提高功率密 度，通常被稱為功率級電路。多相 協同工作可提供所需的輸出負載， 並由智慧多相控制器加以控制。
業界圍繞48V伺服器電源展 開了大量討論和實驗。大多數電 腦和伺服器平台中的內部電源是 12V。這源於舊式晶片技術以及 用於非揮發性儲存的硬碟、冷卻 風扇和運算平台中其他元件的傳 統要求。CPU功耗隨著每一代處 理器的升級會顯著增加，而更大的 CPU電流負載又導致了更高的12V 輸入電流。
特定的中間電壓因晶片供應 商而異，通常根據特定的技術要 求進行選擇。最高效和得到廣泛選 擇的整體解決方案是使用48V降至 12V、再降至1V的方案為CPU核心 供電。這種方法利用成熟的解決方 案和調節淨壓降，以便最大程度地
每個相位的切換必須交錯開 來，並仔細加以控制，才能最佳化 負載調節、紋波、瞬態響應和包括 輻射與傳導的雜訊產生。針對特 定一代的CPU，每個功率級電路的 相位數和電流都仔細地進行了最
這種更高的電流需求反過來 要求使用更粗的電纜或匯流排以 便分配12V電壓，而更高的12V電 流又導致更大的配電損耗。功率 損耗也會產生熱量，這是高密度運 算的大敵，因為它會縮短裝置壽命 並造成系統不穩定。解決這種損耗 的方法之一是將48V機架電源引入 伺服器本身，並導入專用的48V電 源轉換器。
傳導功率損耗=(負載電流2) x (傳導路徑阻抗)
相較於12V電源，48V電源能 以四分之一的電流為負載提供相同 的功率，從而將傳導路徑中的功耗 降低16倍。這種對系統效率的顯 著提高也帶來了一些挑戰。12V電 源解決方案經過多代最佳化，其 效率是非常高的。另一方面，對於 CPU核心電壓來說，所用的電源電 壓越高，需要的壓降也越大，這會 導致功率轉換階段的效率較低。另 外還需要更高電壓的晶片技術，對 於MOSFET架構，單位面積的電阻
圖2:開關式儲能電容(STC)轉換器有單級和多級設計之分。
(圖片來源:onsemi)
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圖3:48V至1V兩級轉換器為CPU核心供電的原理圖。