隨著處理器核心的性能提升，加上數據中心越來越多傳統(tǒng)AI數據中心采用54 V低壓直流架構，在應對兆瓦級機柜功率時，會因電流過大而產生高昂的電阻損耗，并導致銅纜線徑粗、用量大，在經濟性和實用性上均面臨挑戰(zhàn)。為此，NVIDIA提出轉向800 VDC直流配電系統(tǒng)。該新架構從傳統(tǒng)的415 VAC或者480 VAC交流電轉向構建端到端的800 VDC直流母線，省去了中間多余的交直流轉換環(huán)節(jié)，直接將高壓直流電輸送至計算節(jié)點。此舉不僅顯著降低了傳輸損耗，相比傳統(tǒng)多級轉換方案，還能節(jié)省高達26%的空間。

圖1: 數據中心算力電源架構

在數據中心的分級電源架構中，中間總線轉換器（IBC）扮演著承上啟下的關鍵角色：它負責將來自前端（如UPS）的48 V直流電源進行轉換，產生一個較低的中間總線電壓（如12 V或6 V），該電壓作為負載點（POL）轉換器的輸入，最終為CPU、ASIC等具體芯片提供精確、穩(wěn)定的電壓。IBC的功率等級和物理尺寸已形成標準，例如常見的1/4磚封裝。針對這一標準形態(tài)，慧能泰公司以其HP1000多功能DC-DC數字電源控制器為核心，開發(fā)了高效的1/4磚電源參考設計，展示了該芯片在優(yōu)化電源密度與效率方面的應用潛力。

傳統(tǒng)電源開發(fā)往往面臨著 “空間不夠、效率低、周期長、多樣化需求” 四大痛點，既要反復調試電路參數以滿足不同場景的功率需求，又要花費大量時間調試軟件代碼等難題，更麻煩的是，想實時監(jiān)測電源輸出功率，還得額外搭建計量電路、編寫數據采集代碼，稍有不慎就會導致項目延期，甚至增加額外的研發(fā)成本。HP1000專為解決行業(yè)痛點打造的磚模塊電源參考設計正式亮相，憑借“無需代碼、即拿即用、高效可靠、靈活適配”的核心優(yōu)勢，且內置功率計量功能，讓電源監(jiān)測更簡單，成為工程師們的 “全能助手”。HP1000 4 mm x 4 mm QFN-24L的封裝可以實現與XDPP1100-Q024、XDPP1140-100B和XDPP1148-100B實現兼容設計。

圖2: HP1000 QFN-24L封裝及引腳定義圖

HP1000芯片特性

多功能數字控制器，支持各種48 V輸入的隔離和非隔離拓撲

符合PMBus Revision 1.2通訊接口，支持PEC和自定義擴展指令

最大6路可編程PWM輸出，312.5 ps等效分辨率

可編程開關頻率范圍50 kHz到1 MHz

50 MHz高速電壓采樣ADC和25 MHz高速電流采樣ADC

高性能環(huán)路控制

4個可編程通用IO

豐富多樣靈活的故障檢測和保護機制

兼容DOSA標準模擬調壓

通過直觀的圖形用戶界面（GUI）進行編程

HP1000 600 W 1/4磚模塊全橋變換器參考設計基本參數如下：

輸入電壓：42 ~ 75 VDC

輸出電壓：12 VDC

輸出電流：50 A

輸出功率：600 W

開關頻率：265 kHz

峰值效率：96.3%（30 A）

滿載效率：95.7%（50 A）

電源尺寸：58.4 mm x 36.8 mm x 12.7 mm

HP1000 600 W 1/4磚模塊全橋變換器參考設計實物圖如下：

圖3: 慧能泰600 W 1/4磚模塊電源實拍圖

利用HP1000芯片設計600 W 1/4磚模塊電源四大核心優(yōu)勢，破解電源設計難題。

1.全場景兼容性，無需敲代碼也可適配需求

HP1000內置非常豐富的配置選擇，支持多種PWM輸出類型、時序配置、環(huán)路配置、輸出電壓配置、工作頻率、占空比、死區(qū)、保護點、保護方式等。無論是為工業(yè)控制模塊供電，還是為通信基站的核心設備提供穩(wěn)定電源，工程師無需從零開始編寫驅動代碼或控制程序，只需根據實際需求進行簡單的GUI參數配置，即可快速集成配置到HP1000芯片中，顯著降低重復開發(fā)的時間與資金成本。

圖4:PWM配置界面

圖5: 環(huán)路配置界面

圖6:環(huán)路實測曲線：相位+60度，增益-12.6 dB

2. 內置多重保護，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行

電源的可靠性直接決定了整機系統(tǒng)的安全與壽命。這款1/4磚模塊電源參考設計包含輸入欠壓、輸入過壓、輸入過流、變壓器飽和（變壓器副邊短路）、輸出過壓（包括反饋腳短路到地單點過壓）、輸出過流、過溫、輸出短路等多重保護機制，當出現異常工況時，能迅速自動啟動保護功能，避免模塊與后端設備損壞。

圖7:實測輸出過壓保護波形（配置13 V過壓和重啟二次）

圖8:實測短路反饋腳輸出過壓波形（輸出最高13.9 V）

圖9:電流保護配置界面（配置40 A過流和打隔）

圖10:實測輸出過流保護波形（輸出電流達到41 A時打隔保護）

圖11:電流保護配置界面（配置55 A過流和重啟3次）

圖12:實測輸出過流保護波形（輸出電流達到56 A時保護且重啟3次后待機）

3. 內置功率計量，無需代碼實時掌握電源狀態(tài)

HP1000芯片還自帶了高精度功率計量功能，使得此600 W磚模塊參考設計全程無需編寫代碼，無需額外的功率計量，芯片就能實現高精度功率計量功能！HP1000內部已集成計量功能與數據處理電路，能實時采集輸入/輸出電壓、電流、功率、能耗等關鍵參數，校準后精度可達±1%。工程師無需額外搭建計量模塊或開發(fā)數據采集程序，且只需通過I2C接口，連接顯示屏或電腦，即可通過GUI直觀讀取實時數據；也可直接接入設備控制系統(tǒng)，實現功率數據的自動上傳與監(jiān)控。

無論是新能源儲能項目中需精準監(jiān)測電池充放電功率，還是工業(yè)自動化設備中需實時把控負載功耗，這一功能都能省去繁瑣的代碼開發(fā)與電路搭建工作，讓功率監(jiān)測一步到位。

圖13:實測輸入輸出等數據

圖14:實時監(jiān)測功率計量數據

4. 高密度高轉換效率，降低能耗

在42 V-75 V輸入電壓范圍內，轉換效率最高可達96.3%。相比傳統(tǒng)設計，不僅能大幅降低設備的能耗損失，還能減少熱量產生——這意味著工程師無需在散熱方案上反復糾結，無論是緊湊型設備還是高功率應用場景，都能輕松適配，間接縮短了整機的研發(fā)周期。

圖15:效率曲線

以下是HP1000 600 W 1/4磚模塊全橋變換器其他的性能測試數據：

圖16:Vin=48 Vdc, Io=0 A---常溫預偏置啟機

圖17:Vin=48 Vdc, Io=50 A---常溫滿載啟機

圖18:Vin=48 Vdc, Io=0 A---常溫空載啟機

圖19:Vin=48 Vdc, Io=0 A---常溫空載紋波

圖20:Vin=48 Vdc, Io=50 A---常溫滿載紋波

圖21:負載跳變，輸入電壓48 V, 輸出電流0 A到25 A，負載斜率2.5 A/μs

圖22:負載跳變，輸入電壓48 V, 輸出電流25 A到50 A，負載斜率2.5 A/μs

圖23:負載跳變，輸入電壓48 V, 輸出電流0 A到50 A，負載斜率2.5 A/μs

從“夠用”到“卓越”，HP1000讓電源設計更簡單、更高效、更智能！

關于慧能泰半導體

深圳慧能泰半導體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術的公司，主要面向智能快充和數字能源領域，提供高性能數?；旌闲酒a品。公司總部設立在深圳前海，同時在上海、浙江杭州、美國加州設有研發(fā)中心?；勰芴┑暮诵难邪l(fā)團隊來自國內外頂尖半導體公司，擁有強大的研發(fā)創(chuàng)新能力。公司現已獲多項授權專利，擁有獨立自主知識產權，并于2020年被評為“高新技術企業(yè)”，2023年獲評國家級專精特新“小巨人”企業(yè)。

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態(tài)鏈的整體產品布局，開發(fā)并量產了多款產品：供電端的多系列PD Source協(xié)議芯片，受電端的高性能PD Sink(PD 誘騙芯片)、Type-C端口控制器（CC Logic），線纜端的USB eMarker（電子標簽芯片）。成立以來，慧能泰連續(xù)推出多款業(yè)界領先的產品并廣受市場歡迎。公司芯片出貨量逾10億顆，標桿性客戶有聯(lián)想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術，借助自身的技術研發(fā)優(yōu)勢，面向ICT（通信服務器）、數據中心、光伏逆變器、儲能等工業(yè)應用，研發(fā)數字電源控制芯片、高壓驅動芯片、電源轉換芯片和模塊等產品。

慧能泰半導體肩負著“芯智慧 芯能源，共建綠色未來”的使命，立志成為業(yè)界領先的智慧能源控制技術供應商。