高功率密度服务器电源模块化设计白皮书

白皮书 （2024年12月） 版权保护文件 版权所有归属于该文件的发布机构，除非有其他规定，否则未经许可，此发行物及其章节不得以其他形式或任何手段进行复制、再版或使用，包括电子版，影印件，或发布在互联网及内部网络等。使用许可可于发布机构获取。 目次 目次.............................................................................II前言.............................................................................IV1概述................................................................................11.1适用范围........................................................................11.2目标受众........................................................................11.3技术背景........................................................................11.4缩略语..........................................................................22GaN功率半导体......................................................................32.1技术发展........................................................................32.2产品特性........................................................................32.2.2参数特性....................................................................42.2.3技术趋势分析................................................................43服务器电源应用......................................................................54模块化电源方案......................................................................64.1物理结构........................................................................74.2拓扑架构........................................................................85模块设计...........................................................................105.1PFC模组部分...................................................................105.1.1PFC模组3D视图............................................................105.1.2PFC模组尺寸规格...........................................................105.1.3PFC拓扑选择...............................................................135.1.4PFC技术特点...............................................................135.1.5PFC扩展性.................................................................145.1.6PFC能效要求和性能.........................................................145.2DC/DC模组部分.................................................................155.2.1LLC模组3D视图............................................................155.2.2LLC模组尺寸规格...........................................................155.2.3SR模组3D视图 .............................................................175.2.4SR模组尺寸图..............................................................185.2.5DC/DC拓扑选择.............................................................205.2.6DC/DC技术特点.............................................................205.2.7DC/DC模组扩展性...........................................................215.2.8DC/DC模组能效要求和优势...................................................215.3辅助源模块.....................................................................225.3.1辅助模块3D视图...........................................................225.3.2辅助源模组尺寸图...........................................................225.3.3辅助源模组拓扑.............................................................245.3.4辅助源模组技术特点.........................................................24 5.4控制板模块....................................................................255.4.1控制模块3D视图...........................................................255.4.2控制模组尺寸图............................................................255.4.3控制模组技术特点..........................................................266电源整机性能......................................................................266.1电气性能......................................................................266.2散热性能......................................................................266.3生产制造......................................................................277实测数据参考......................................................................287.1LLC工作波形..................................................................287.2PFC工作波形...................................................................28 前言 本文件由浪潮电子信息产业股份有限公司提出。 本文件由开放计算标准工作委员会归口。 本文件起草单位：浪潮电子信息产业股份有限公司，深圳欧陆通电子股份有限公司，阿里云计算有限公司，京东云计算有限公司，北京百度网讯科技有限公司，长城电源技术有限公司，光宝新创科技（北京）有限公司，英诺赛科苏州科技股份有限公司，艾科微电子(深圳）有限公司，英飞凌半导体（深圳）有限公司。 本文件主要起草人：王武军，高鹏飞，黄俊来，练恒，李升，程冰，金晓毅，李晓强，许翔，黄伟程，丁勇，陈安，马文超，肖昌允，余品德，沈睿罡，陈国峰，王桂林，刘祖贵，司冬子。 高功率密度服务器电源模块化设计 1概述 碳中和已经是全球关注焦点，二氧化碳工业排放已经达到历史最高水平且短期内无减缓趋势。在电能应用领域第三代半导体以其更小的导通电阻、更好的寄生参数、更快的开关速度，成为提高产品功率密度、提高电力系统转化效率的关键。在越来越多的高密度、高能效电源应用中，第三代半导体在加速迭代导入，并显现出取代硅功率器件的趋势。 近年来随着消费电子领域GaN功率器件应用的逐渐成熟和成本下探，GaN应用范围正逐步辐射到数字基建、工业能源、汽车等领域。服务器电源是数据中心、算力中心供电系统中的重要设备，是数字基建领域提高能效的关键环节。随着AI需求的增加，服务器功耗不断增加，在散热、功率密度、能效等需求的反向推动下，更高功率密度、更大功率、更高效的钛金电源将是服务器电源行业发展必然趋势。 基于GaN功率半导体的高效率电源开发和导入是将是未来服务器电源行业探索的重要方向，如何高效的推进GaN功率器件在服务器电源应用是此白皮书的核心目的。本白皮书基于行业主流尺寸形态的服务器电源进行GaN应用的模块化设计，核心是打造合理的平台化电源设计方案，为新型GaN器件验证提供便捷平台，让电源研发成本和物料替换成本更低。此外，模块化平台设计还针对智能制造、新型散热、新产品化等进行综合考量，旨在携手建立服务器电源模块化开发平台，高效推动All GaN服务器电源产品开发和升级。 白皮书针对GaN应用的模块化服务器电源的产品思路进行方案解读。基于目前国内服务器电源市场主流的CR73-185（185mm*73.5mm*40mm）电源的尺寸规格进行参考设计和标准模块化的产品形态定义。对于产品应用、技术前瞻、标准模块规格定义、标准化兼容设计等方向本白皮书都作了详细说明。浪潮信息始终关注开放计算的相关前沿技术和发展，秉承合作共赢的理念联合相关单位共同起