英偉達(dá)在 2025 年 Computex 上宣布的 800V 高電壓直流架構(gòu)——從根本上改變了人工智能工廠的電力傳輸方式,直接提升了 GPU 密度和效率1。通過以更高電壓分配電力,顯著減少了布線要求,為額外 GPU 騰出機(jī)架空間,并實(shí)現(xiàn)了新興的 1MW 機(jī)架設(shè)計(jì)。該架構(gòu)可將端到端電源效率提升高達(dá) 5%,并將維護(hù)成本降低 70%。碳化硅是關(guān)鍵賦能技術(shù):800V直流母線需要 1200V 碳化硅 MOSFET 用于 AC-DC 整流和 DC-DC 轉(zhuǎn)換,可將轉(zhuǎn)換損耗降低 25-40%。
如果說“人工智能 (AI)”是當(dāng)今新聞?lì)^條的熱詞,那么固態(tài)變壓器 (SST) 可能很快就會(huì)成為下一個(gè)焦點(diǎn) — 這是有充分理由的。隨著人工智能 (AI) 規(guī)模的擴(kuò)大,上游電源越來越受到關(guān)注,期望其能跟上快速擴(kuò)張的數(shù)據(jù)中心部署的步伐??梢哉f,研發(fā)出能夠解決這一電力問題、具備中電壓能力、多兆瓦級(jí)的商用固態(tài)變壓器 (SST) 本身就是一項(xiàng)成就。鑒于傳統(tǒng)變壓器及適配人工智能 (AI) 負(fù)載的電氣設(shè)備具備不俗的可靠性,固態(tài)變壓器 (SST) 唯有達(dá)到極高可靠水準(zhǔn),方能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地。
隨著電力電子變壓器的小型化、高頻化、高功 率密度化、模塊化發(fā)展,高頻變壓器的雜散參數(shù)對(duì) 電路的影響也越來越大。如漏感、分布電容。目前, 制約其發(fā)展的主要原因有:大容量高頻電磁拓?fù)渲校?絕緣設(shè)計(jì)難度較大;高頻變壓器的激勵(lì)波形,具有 上升時(shí)間短、幅值大、頻率高等特點(diǎn)[49],易于產(chǎn)生 更多持續(xù)的局部放電脈沖和空間電場(chǎng)畸變,導(dǎo)致絕 緣在高頻電壓下迅速失效[50];鐵磁材料磁滯回線面 積在高頻下變大,導(dǎo)線中的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)更 加嚴(yán)重,損耗大大提高,其正常工況下局部溫升高 達(dá) 150~200 ℃[41],極大地影響了絕緣壽命。
電力電子變壓器(power electronic transformer, PET),又稱固態(tài)變壓器(solid state transformer,SST), 是一種將電力電子技術(shù)與高頻變壓器(high fre-quency transformer,HFT)相結(jié)合的新型電力變壓 器,具有體積小、質(zhì)量輕、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)。
電力電子變壓器(power electronic transformer, PET),又稱固態(tài)變壓器(solid state transformer,SST), 是一種將電力電子技術(shù)與高頻變壓器(high fre-quency transformer,HFT)相結(jié)合的新型電力變壓 器,具有體積小、質(zhì)量輕、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)。
寄生參數(shù)是指在電子電路中,由于元件的物理結(jié)構(gòu)、材料特性和布線方式等因素,額外產(chǎn)生的電阻、電感和電容。
零電壓開關(guān)(Zero Voltage Switching, ZVS)是一種軟開關(guān)技術(shù),通過在開關(guān)器件兩端電壓為零時(shí)控制其導(dǎo)通,從而消除開關(guān)過程中的電壓電流交疊,顯著降低開關(guān)損耗。
在電力電子領(lǐng)域,開關(guān)損耗是影響系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素之一。傳統(tǒng)硬開關(guān)技術(shù)中,開關(guān)器件在導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí),電壓與電流波形存在重疊,導(dǎo)致顯著的功率損耗。
準(zhǔn)諧振變換器(Quasi-Resonant Converter, QRC)是一種基于諧振技術(shù)的DC-DC變換器,通過引入諧振網(wǎng)絡(luò),使開關(guān)器件在零電壓(ZVS)或零電流(ZCS)條件下導(dǎo)通或關(guān)斷,從而降低開關(guān)損耗,提高轉(zhuǎn)換效率。
在電子設(shè)備高度集成化的今天,電源作為系統(tǒng)的“心臟”,其性能直接影響設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。傳統(tǒng)模擬控制的開關(guān)電源雖然技術(shù)成熟,但存在精度低、抗干擾能力弱等局限性。
歐姆定律1826年,德國(guó)物理學(xué)家喬治·西蒙·歐姆通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在恒定溫度下,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比,這一規(guī)律被命名為歐姆定律,成為經(jīng)典電磁學(xué)的基石之一。
DC-DC轉(zhuǎn)換器是電力電子領(lǐng)域中的重要組件,其核心作用在于高效轉(zhuǎn)換電壓。這一轉(zhuǎn)換器通過電子電路將一個(gè)直流電源的電壓轉(zhuǎn)換為另一個(gè)直流電源所需的電壓,廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,如手機(jī)、平板電腦以及電動(dòng)汽車等。
電阻分壓采樣是一種基于歐姆定律的電壓測(cè)量技術(shù),通過串聯(lián)電阻將高電壓按比例衰減至測(cè)量設(shè)備可承受的范圍,廣泛應(yīng)用于電源管理、工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域。
有源濾波器是一種集成了**無源元件(電阻R、電容C)與有源器件(運(yùn)算放大器、晶體管)**的濾波電路,通過外部電源提供能量,實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)頻率的精確篩選與放大。
在電子電路設(shè)計(jì)中,電阻分壓采樣是一種基礎(chǔ)而關(guān)鍵的信號(hào)處理技術(shù),廣泛應(yīng)用于電壓測(cè)量、電流檢測(cè)、信號(hào)衰減及控制系統(tǒng)反饋等場(chǎng)景。