人工智能（AI）的迅猛发展推动了数据中心处理能力的显著增长。如图1所示，英飞凌预测单台GPU的功耗将呈指数级上升，预计到2030年将达到约2000W [1]，而AI服务器机架的峰值功耗将突破惊人的300kW。这一趋势促使数据中心机架的AC和DC配电系统进行架构升级，重在减少从电网到核心设备的电力转换和配送过程中的功率损耗。
图2（右）展示了开放计算项目（OCP）机架供电架构的示例。每个电源架由三相输入供电，可容纳多台PSU；每台PSU由单相输入供电。机架将直流电压（例如，50V）输出到母线，母线则连接到IT和电池架。
AI的发展趋势要求对PSU功率进行革新，如图2（左）所示。接下来，我们将通过各代PSU的拓扑结构和器件技术建议示例，来逐步介绍这些PSU的演变。
图1 基于x86和Arm®架构的服务器CPU
与GPU和TPU的电力需求对比
图2 AI服务器PSU的功率演变（左）；服务器机架架构示例（右）。
AI服务器机架PSU的趋势和功率演进
▴ 第一代AI PSU：在相同的架构下提升功率，~5.5-8kW、50Vout、277Vac、单相
当前的AI服务器PSU大多遵循ORv3-HPR标准[9]。相较于先前的ORv3 3 kW标准[9]，该标准的大部分要求（包括输入和输出电压以及效率）保持不变，但增加了与AI服务器需求相关的更新，例如，更高的功率和峰值功率要求（稍后详述）。此外，由于与BBU架的通信方式有所调整，输出电压的调节范围变得更窄。
尽管每个电源架都通过三相输入（400-480 Vac L-L）供电（见图2），但每台PSU的输入仍为单相（230-277 Vac）。图3展示了符合ORv3-HPR标准的第一代PSU的部署示例：PFC级可以采用两个交错的图腾柱拓扑结构，其中，650V CoolSiC™ MOSFET用于快臂开关，600V CoolMOS™ SJ MOSFET用于慢臂开关。DC-DC级可以选用650V CoolGaN™晶体管的全桥LLC，次级全桥整流器和ORing则使用80V OptiMOS™ Power MOSFET。此外，示例还展示了一个中间级，也称“延长保持时间”或“小型升压”，其作用是减小大容量电容器的尺寸。该中间级由一个升压转换器组成，在线路周期掉电事件期间，通过储能电容器放电，以调节LLC输入电压。在正常运行期间，升压转换器保持空闲状态，并通过低阻抗的600V CoolMOS™ SJ MOSFET旁路。
