培训目标:
培训旨在使学员全面掌握AI服务器电源的核心技术要求、架构选型与关键电路的设计要点。通过理论讲解、案例分析和设计实践,深度解析高效高功率密度电源的设计方法、热管理策略及可靠性验证,培养学员解决高端服务器电源实际工程问题的能力。
目标学员:
电源设计工程师、硬件系统工程师、产品经理、技术支持工程师及相关专业的高年级本科生/研究生。
大纲介绍:
模块一:AI服务器概述与对电源的极致要求
1.AI服务器技术趋势与业务驱动力
l AI算力需求爆炸式增长(从GPU到ASIC)
l AI服务器与通用服务器的核心差异:高功率、高密度、动态负载。
2.AI服务器电源系统面临的挑战与核心指标
l 核心挑战:超高功率(单机柜>100kW)、极高功率密度、效率(尤其是中低载效率)、动态响应、热管理、成本与可靠性。
l 关键指标解读:PSU效率(80 Plus钛金标准)、功率因数(PFC)、负载调整率、纹波噪声、保持时间、功率密度(W/in³)。
模块二:AI服务器电源架构深度解
1.主流电源架构对比
l 集中式架构 (CRPS):优缺点及在AI服务器中的适用性分析。
l 分布式架构 (VRM方案):为何成为AI服务器的首选?分析其优势(缩短大电流路径、改善动态响应)。
2.供电网络 (Power Delivery Network, PDN) 详解
l 从AC输入到CPU/GPU核心的完整功率链路:PSU -> 12V母排 -> 48V/12V DCDC -> 多相Buck VRM -> 负载点 (PoL)。
l 重点:48V直供架构:为何是未来方向?分析其在降低传输损耗、提升功率密度方面的巨大优势。
3.电源管理总线 (PMBus) 与数字控制
l PMBus协议在AI服务器电源中的高级应用:监控、配置、故障管理。
l 数字电源控制 vs 模拟控制:在复杂动态场景下的性能优势。
模块三:关键电路设计与器件选型
1.前级PFC与LLC谐振变换器设计
l 高效PFC拓扑选择与控制(如图腾柱无桥PFC)。
l LLC谐振变换器原理与优化设计,实现高频化与软开关。
2.核心DCDC变换器技术
l 48V转12V/负载点电压的拓扑:隔离型双向DCDC(如PSFB、DAB)与非隔离型(如多相Buck)的详细设计与比较。
l 多相Buck控制器 (VRM) 设计:针对GPU/CPU超大电流(>1000A)、极高di/dt的需求,讲解相位管理、均流技术、动态VID响应。
3.关键无源与功率器件选型
l 功率器件:GaN(氮化镓)和SiC(碳化硅)在提升效率和频率方面的优势及应用实例。
l 磁性元件:高频、低损耗变压器与电感的设计与选型要点。
l 电容:高频特性、纹波电流能力及在去耦中的应用。
模块四:热管理与可靠性设计
1.热密度电源的散热解决方案
l 计算热耗散与温升。
l 散热方案对比:强制风冷、液冷(冷板、浸没式)在AI服务器电源中的应用。
2.可靠性、容错与测试验证
l 可靠性预测(如MTBF计算)。
l 冗余设计(如N+1电源)、故障保护(OVP, OCP, OTP, UVP)。
l 关键测试项目与方法:动态负载响应、纹波噪声、效率曲线、环境应力测试。
模块五:设计实例