上海贝岭功率器件在数据中心及高性能PC电源中的应用

在数字化与人工智能时代，算力的背后是电力的支撑。无论是日常使用的高性能PC，还是承载AI大模型训练、云计算的数据中心服务器，其稳定、高效运行都离不开一颗强大的“动力心脏”——电源系统。

PC电源是计算机主机的核心供电单元，负责将市电转换为硬件所需的稳定直流电，并提供多路输出及多重保护功能，其稳定性直接影响整机硬件的寿命与可靠性。随着PC向高性能化、多负载方向演进，电源的性能要求持续升级：整机负载显著增大，尤其在游戏运行、视频渲染、专业设计等高负载场景下，对电源的效率与稳定性提出了更高要求。

人工智能与大模型训练的爆发式增长，更将AI服务器的功耗推向新高度。从H100到B300，单颗AI芯片功耗已突破千瓦；整机柜功率也从传统的数十千瓦，向百千瓦级快速迈进。功耗的持续攀升，对服务器电源提出了三大严苛要求：更高效率以降低机房散热成本，更高功率密度以突破机柜空间限制，更高可靠性以保障7×24小时连续运行。在此背景下，电源转换效率成为制约算力升级的关键瓶颈，“高效率、高密度、高可靠”已成为服务器电源的核心设计目标，也为功率器件的选型与应用带来了新的挑战与机遇。

高性能PC电源

拓扑架构与器件选型要点

额定功率750W以下，通常采用Boost PFC + 半桥LLC的方案；1000W及以上，则倾向于采用交错式Boost PFC + 全桥LLC的方案，典型拓扑结构参见图1。

a) Boost PFC + 半桥LLC（≤750W）

b) 交错Boost PFC + 全桥LLC（≥1000W）

图1 PC电源典型拓扑结构

Boost PFC选型要点

Boost PFC拓扑中，主开关管选用600V/650V SJ MOSFET，工作于硬开关状态，选型的核心是在导通损耗与开关损耗之间实现最优平衡：一方面需具备低导通电阻Rds(on)，以降低稳态运行时的导通损耗；另一方面需拥有低栅极电荷Qg与低输出电容Coss，从而减小开关过程中的损耗。

续流二极管则优先选用650V SiC JBS，相较于传统硅基快恢复二极管，其反向恢复电荷Qrr极低，可显著降低CCM下的反向恢复损耗，同时具备更高的浪涌电流耐受能力，提升系统可靠性。

LLC谐振变换器选型要点

LLC谐振变换器中，主开关管采用600V/650V SJ MOSFET。正常工况下，器件处于ZVS状态，选型侧重于降低导通电阻Rds(on)以减小稳态导通损耗。但在启动、输出短路等异常工况下，LLC可能会发生硬换相，同样要求MOSFET具备较小的反向恢复电荷Qrr、较短的反向恢复时间trr，以及优异的体二极管反向恢复鲁棒性，避免器件损坏。

服务器电源

单相PSU拓扑与结构

单相PSU的功率级通常由图腾柱无桥PFC或Boost PFC与LLC谐振变换器构成。输出侧根据电压等级不同，同步整流方案有所差异：12V输出系统采用带中心抽头的变压器结构，副边同步整流选用40V SGT MOSFET；48V输出系统采用全桥整流结构，副边同步整流选用80V SGT MOSFET。典型拓扑结构参见图2。

a) 交错Boost PFC + 全桥LLC

b) 交错图腾柱PFC + 全桥LLC

图2 单相PSU典型拓扑结构

PFC级器件选型要点

Boost PFC的器件选型原则与PC电源基本一致，此处不再展开。对于图腾柱PFC，低频桥臂仅在工频下换流，开关损耗相对较小，因此通常优先选用低导通电阻的SJ MOSFET，以降低导通损耗。高频桥臂则工作于高频开关状态，通常选用SiC MOSFET，以充分利用其优异的反向恢复特性、较低的开关损耗等优势，从而提升高频工况下的转换效率。此外，SiC材料具备较高的热导率和更高的允许结温，有助于改善散热设计并提升器件在高温工况下的运行能力。

副边同步整流选型要点

服务器电源副边输出电流高达上百安培，单颗SGT MOSFET已无法满足载流能力要求，因此通常采用多颗器件并联以分摊电流。并联选型需重点关注以下关键参数：一是器件需具备极低的导通电阻Rds(on)与栅极电荷Qg，以降低导通损耗和驱动损耗，提升系统效率；二是对器件一致性要求较高，需对阈值电压Vth进行严格分档，避免因电流分配不均引发热失效风险。

HVDC高压直流电源

数据中心供电架构正从传统交流配电向800 VDC演进。该架构具备更高的输电效率、更低的配电损耗及更优的可再生能源接入能力，已成为下一代数据中心的关键发展方向。它既能兼容现有基础设施、实现平滑过渡，也为全面部署800 VDC高压直流系统提供了一条可行的路径。

在800 VDC输入场景下，可选的隔离DC/DC方案包括两相交错LLC、级联LLC等架构。前者有利于降低输出纹波、减小滤波压力，在直接处理800V直流母线时，其原边功率器件通常需具备更高耐压等级，典型选型为1200V SiC MOSFET。后者通过分摊器件耐压应力，为650 V等级器件的应用提供了空间。两类方案各有侧重：前者更适用于高功率密度、低输出纹波场景，后者则在高压输入条件下为器件耐压分配和系统方案优化提供更大的设计灵活性。具体方案选择仍需结合系统功率等级、效率目标、控制复杂度、成本及可靠性设计综合权衡。副边同步整流通常仍采用低压SGT MOSFET，其选型原则与服务器电源副边一致，此处不再展开。

a）两相交错LLC

b）级联LLC

图3 HVDC砖块电源拓扑图

上海贝岭全新一代

功率器件技术优势

全新一代SiC MOSFET：

面向高压高频应用的性能升级

基于第五代平面栅技术平台，通过对沟道区进行精细化设计与周期性势场调控，实现了导通电阻、开关损耗与阈值漂移的协同优化，确保器件在高温、高频工况下具备优异的稳定性。通过优化栅源电容与栅漏电容比值Cgs/Cgd，增强了栅极抗串扰能力，有效抑制桥式拓扑中的直通风险。结合HU3PAK、QDPAK等高功率密度封装，可进一步优化散热路径与寄生参数，提升器件在高结温、高功率密度工况下的应用能力与系统可靠性。

全新一代SGT MOSFET：

面向低压大电流应用的性能升级

基于成熟的屏蔽栅沟槽技术，通过优化电场分布与沟槽结构，将特征导通电阻Rsp较上一代降低20%以上。采用高功率密度封装（如顶部散热的TOLT、双边散热的DFN系列），在相同体积下实现更高功率输出，有效减少器件并联数量。同时，优化的屏蔽栅设计显著降低了栅极电荷Qg与反向恢复电荷Qrr，有助于改善开关性能并提升系统效率。

上海贝岭

功率器件选型方案

上海贝岭为全面满足不同功率等级、不同应用场景的高性能PC和数据中心电源设计需求，提供了覆盖30V~1700V电压等级的系列化功率器件解决方案，涵盖硅基SGT MOSFET、SJ MOSFET、VD MOSFET及先进的SiC JBS和SiC MOSFET，旨在为客户提供精准、可靠的技术支持。具体型号参考下表：

表1 PC电源功率器件选型表

表2 PSU电源功率器件选型表

表3 HVDC高压直流电源功率器件选型表