NEST204 April 2026 LMG3427R030 , TMS320F280039C
1 簡介
數據中心的電源供應單元（PSU）必須具備高效率與高功率密度。去年發布的 80 Plus Ruby 認證，為資料中心 PSU 設定了迄今為止最高的效率標準。如中所示表 1， 80 Plus Ruby 效率不僅在每個負載條件下都高於 80 Plus Titanium ，還要求在 5% 負載下具有 90% 效率，這之前從未指定過。
| 80 PLUS 認證 | 230V 內部冗餘 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 額定負載的百分比 | 5% | 10% | 20% | 50% | 100% |
| 80 Plus Titanium | 90% | 94% | 96% | 91% | |
| 80 Plus Ruby | 90% | 91% | 95% | 96.5% | 92% |
同時，有限的伺服器機架空間與不斷增加的電源需求導致高功率密度。最新的模組化硬體系統 – 通用備援電源供應器，以 185 mm × 39 mm × 73.5 mm 的外型尺寸為 3.6kW 功率而設計，換算後功率密度達 111W /in3，而其他 PSU 產品仍停留在 80 W/in3 至 90 W/in 3 的水準。
伺服器 PSU 由圖騰柱免橋接功率因數校正（PFC）與 DC/DC 轉換器組成。圖騰柱免橋接 PFC 中使用的傳統控制方法為連續傳導模式（CCM）或三角傳導模式（TCM）；但每種方法都有限制。CCM 圖騰柱免橋接 PFC 可實現高功率密度，但其效率會受限於硬切換，尤其在輕負載時，切換損耗會成為主導因素。TCM 圖騰柱免橋接 PFC 因採用零電壓切換（ZVS），可在整個負載範圍內實現優異效率，但需採用兩相或更多相交錯，以降低較高的電感電流漣波，因此造成功率密度較低且成本較高。表 2 比較了這兩種方法。
| CCM 操作 | TCM 操作 | |
|---|---|---|
| 優點 |
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| 缺點 |
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為了實現高效率和高功率密度，圖騰柱免橋接 PFC 可以在多模中運作，如 圖 1 所示。在高負載條件下，或於 AC 半週期的峰值時，所需的 PFC 輸入電流較高，因此 PFC 會以 CCM 運作。當負載降低或位於所需 PFC 輸入電流為低的 AC 零交點區域周圍， PFC 會切換至 TCM 並以 ZVS 運作。
圖 1 CCM_TCM 多模運作
與純 CCM 相比，多模控制在輕負載下具備更高效率，這可歸因於 ZVS；與純 TCM 相比，則無需採用多相交錯運作，因為其電感電流漣波低得多，可大幅縮小尺寸並降低系統成本。結合 CCM 與 TCM 的優勢，即可滿足高效率與高功率密度需求。