拆解：华为750W服务器电源，ST、TI、英飞凌，认识的都用上了

电子发烧友网报道（文/李诚）服务器电源在服务器设备中扮演着不可或缺的角色，对服务器设备的稳定运行起到了至关重要的作用。那么服务器电源在长期服役的状态下，是如何保证电源供给稳定性的呢？
 
为探明这一问题，笔者近日对华为的一款750W服务器电源EPW750-12进行了拆解，并对其内部构造进行了解析。
 
外观及基本参数
 
服务器电源EPW750-12采用了长条形板砖样式设计，机身外壳采用全金属材质进行包裹。在外观上，前端设有一个3插电源母座和一个小型散热风扇。设备的末端则是用于电源输出的金手指接口。
 

 
通过机壳铭牌了解到，该电源通过了80 PLUS铂金标准，系统效率能够达到96%以上。支持100V～240V宽压输入，能够适应不同地区的电网电压标准。同时，支持12V恒压输出，最高输出电流可达62.5A。
 
与此同时，该电源还内置了12V、2.5A辅助电源，用于为电源内部电路供电（包括散热风扇），以此实现电源供给的内外兼顾，确保服务器运行的稳定性。
 

 
在尺寸方面，该电源的长宽高分别为19.5*8.5*4 cm，以总功率750W计算，相当于1.13W/cm3，功率密度并不是很高。
 
电源内部结构
 
拆开电源机壳可以看到，电源内部十分紧凑，采用了PCB横、竖拼接的方式，将有限的空间利用率提至最高，并塞满元器件。两侧拼板分别为电源的主控制板及辅助电源板。
 

 
由于大功率电源要输出高电流和高频率的信号，会产生较强的电磁辐射和干扰，因此在大功率电源应用中消除电磁干扰是一个不可避免的问题。
 
通过拆解发现，这款华为750W服务器电源的走线布局，经过了消除电磁干扰的精心设计，各个器件间的走线非常简洁，都在尽可能降低因走线长度和电流回路面积，所带来的电磁干扰减少能量损耗和电压波动，确保高效、稳定的电源输出。
 

 
当然，走线布局只是解决电磁干扰问题的一部分。在这款电源的输入端还分别使用了一个尺寸在2厘米左右的共模电感和一个470μF大电容，用来限制共模电流的路径，减少电磁辐射和干扰的产生，降低输入端的噪声和波动。
 
并且，这颗大电容并不简单，是来自日本三大电容巨头之一Chemi-Con（贵弥勒）450V 470μF的铝制电解电容。通过电子元器件商城查询，单颗售价就达到了20元。由此也能看出，华为在服务器领域对设备品质的追求。
 
疯狂堆料的初次级电路
 
通过器件布局可以确定，该电源所采用的电源架构为PFC。其中，PFC的具体拓扑为两相交错式图腾柱PFC。然而，此类电源拓扑大多应用在大功率且对系统效率要求较高的企业级设备中，没想到华为竟然将其下放到了仅有750W的电源上。
 

 
两相交错式图腾柱PFC由两颗二极管和两颗MOS管组成，其中二极管是来自ST的STTH15L06FP，最高可承受600V高压和20A大电流。MOS管同样来自ST，具体型号为21N65M5，是一款650V N沟道MDmesh™ V功率MOSFET。据ST官方提供数据显示，该MOS管最大导通电阻仅有0.179Ω，导通损耗非常低。
 

 

另外，出于设备小型化的考虑，华为将PFC升压电路所需的两个升压电感，通过共用一组磁芯的方式合封为一个整体，以此提高电路的集成度和效率。
 

 
散热片的背面是由4颗MOS管组成的移相全桥电路（主开关），所使用的MOS管与PFC电路一致，均为ST的21N65M5。尽管，所使用的MOS管材料并非当下正火的氮化镓，但它们在可靠性和低导通电阻方面均有着不错的表现。
 

 
PFC升压和主开关的控制电路位于电源侧面的拼板上，是由一颗DSP主控和一颗四路2输入正与门逻辑芯片构成的纯数字控制电路。
 
DSP主控芯片型号为TI的TMS320系列。TMS320是一颗强大的数字信号处理器（DSP）芯片，具有高性能和灵活的数字信号处理能力。它在电源控制中被用于运算、调节和监测功率因数校正和其他相关功能。
 
逻辑芯片的型号为LVC08A，这是一款四路2输入正与门逻辑芯片。它可用于实现数字逻辑控制功能，如信号处理、逻辑运算和控制信号的生成等。
 
通过这样的纯数字控制电路，可以精确地控制PFC升压和主开关的工作状态和参数，以实现更高效、稳定的电源输出。
 

 
主电源控制电路和前级升压开关电路芯片在用料方面相同，都采用了TI的TMS320+LVC08A芯片方案。然而，在芯片数量方面有所不同。由于主电源控制电路需要承担更多的功能和任务，需要更多的逻辑资源来完成各种控制和监测操作。因此，主电源控制电路使用的逻辑芯片数量比升压开关电路多两颗，共计三颗芯片。
 

 
主电源部分由横跨前后级电路的变压器负责降压。
 

经过变压器降压后的电源会通过4颗NXP PSMN2R0 MOS管进行同步整流。MOS耐压值为60V，导通电阻3.9Ω，能够在导通状态下承受高达130A的最大导通电流，为降压后的电源提供了充足的裕量。
 

 
 
为了消除同步整流后电压中夹杂的纹波和噪声，还在输出端设计了一个电感和两颗容值为16V 1500μF的电容用于滤波，保证负载端所需电源质量的稳定性。
 

 
侧板上的辅助电源在本质上与手机充电器类似，采用了直连电源的方式与前级输入端相连。该辅助电源的板子上，包含有单独的变压器、主控芯片和反馈光耦等电路。
 
通过观察了解到，辅助电源所采用的电源架构为低压应用常见的QR电源架构。其中，主控芯片为英飞凌的ICE2QR2280G 800V PWM控制器。由于ICE2QR2280G内置了MOS管，所以高压电路设计得十分简洁。
 
结语
 
综合来看，这款服务器最大的亮点在于，为保证电源供给的稳定性，电源内部所使用的物料，并没有因为成本而做出让步，所使用的器件均来自头部国际大厂，疯狂堆料。例如，Chemi-Con（贵弥勒）的铝制电容、ST、NXP的二极管和MOS管，TI、英飞凌的主控芯片，无一不在彰显着华为对产品品质的执着。