服务器电源网拿到了一套基于AOS多相电源方案打造的GPU核心供电参考设计。
方案以符合OpenVReg OVR4-22规范的 AOZ73004EQI四相PWM控制器为核心,搭配AOS AOZ5318NQI DrMOS组成四相同步降压功率级,可面向高性能GPU提供低压、大电流供电。
接下来服务器电源网详细介绍一下这个方案。
AOS 8功率级GPU核心供电方案解析
这是一套由AOS打造的高性能 GPU核心多相降压供电参考方案,方案主要面向AI GPU、桌面独立显卡以及高性能游戏本等应用,将12V、20V等系统母线电压转换为GPU核心所需的低压大电流电源,并针对GPU负载变化快、峰值电流高的特点,对瞬态响应、输出精度以及轻重载效率进行了专门优化。
整套方案以AOS AOZ73004EQI多相PWM控制器 为核心,并搭配 AOZ5318NQI DrMOS 构成功率转换级。
参考板配置8组功率级,通过多组DrMOS和电感共同分担GPU核心的大电流负载,在提升整体输出能力的同时降低单个功率器件的电流和热应力。
从方案正面看,整套方案可以大致分为上方的控制及配置区域、中部的多相功率转换区域以及下方的负载及大电流输出区域。
PCB正面上部中间位置设有整套方案的核心多相PWM控制器 AOZ73004EQI,负责各路功率级的PWM控制、输出电压调节、电流均衡以及保护管理。
控制器周围布置有多组阻容器件、排针及拨码开关,用于工作参数配置、信号连接以及方案调试。
PCB右上角设置有外部输入端子,用于接入外部直流母线电源。端子附近配置两颗大容量电解电容,对输入电源进行滤波和储能。
PCB中部横向排列有8组功率级电路,每组均围绕AOSDrMOS、功率电感以及输入输出陶瓷电容进行布局。DrMOS完成高速开关转换,随后经功率电感和输出电容滤波,在输出端汇流,为GPU核心提供低压大电流供电。
板子下部设置大尺寸负载接口及多组大电流接线端子,用于连接GPU等效负载或测试设备,方便对方案的输出能力、负载瞬态以及稳定性进行测试。
翻到PCB背面,可以看到功率级对应区域同样布置了大量贴片电容以及阻容器件,并通过大面积铜箔连接。
这些陶瓷电容靠近DrMOS以及输出电流路径布置,主要承担高频去耦和滤波作用,为GPU负载快速变化提供低阻抗的瞬态电流通路,减小高频纹波以及输出电压波动。
同时,背面还可以看到围绕各组功率级设置的电流、电压采样及滤波器件,与正面控制电路共同构成完整反馈环路。
AOZ73004EQI负责GPU多相供电控制
方案采用的核心PWM控制器来自AOS,芯片丝印 ENE0,对应型号为 AOZ73004EQI。
AOZ73004EQI是一颗符合OpenVReg OVR4-22规范的4相多相降压控制器,主要面向GPU、CPU等低压大电流核心供电。芯片负责整套方案的输出电压调节、PWM驱动、功率级管理、电流均衡以及保护控制,相当于整套GPU供电系统的控制核心。
AOZ73004EQI支持PWMVID动态调压,可以根据GPU下发的电压需求快速改变核心供电电压,同时压摆率可配置为 5、10、15、20mV/μs。当GPU从低负载快速进入高性能状态时,控制器能够迅速调整输出,降低负载突变带来的电压跌落。
AOZ73004EQI采用AOS自研的 A²TM高级瞬态调制架构,结合变频滞环峰值电流模式控制和相电流采样,可在GPU负载快速变化时及时调整功率级工作状态,降低负载突变带来的输出电压跌落。
同时芯片支持差分远端采样,能够补偿大电流PCB走线产生的压降,进一步提升GPU负载端的供电精度。
针对GPU从待机到满载跨度较大的工作特点,AOZ73004EQI还支持动态相间电流均衡和 APS自动相位裁减。
高负载时由多组功率级共同分担输出电流,轻载时则可减少参与工作的功率级数量,并支持CCM与DCM工作模式切换,从而兼顾高功率输出和轻载效率。此外,芯片还集成逐周期过流、输出过压、欠压以及过热预警等保护功能,提升整套GPU核心供电系统的可靠性。
AOZ73004EQI虽然为4相PWM控制器,但其单路PWM能够驱动多颗DrMOS,因此可以在不更换控制器的情况下增加功率级数量。此次参考板便配置了8组功率级,体现了这套方案针对更高GPU电流需求进行扩展的能力。
AOZ5318NQI承担大电流功率转换
方案中的功率级同样来自AOS,芯片丝印 BEN0,对应型号为 AOZ5318NQI。
AOZ5318NQI是一款面向高性能GPU供电设计的集成DrMOS,将高侧MOSFET、低侧MOSFET以及栅极驱动电路集成在一颗芯片内部。
这颗DrMOS支持最高 25V输入,连续输出电流达到 65A,可以适配游戏本常见的20V电源母线。8组功率级协同工作后,可以为高功率GPU提供可观的低压大电流输出能力。
从PCB布局也可以看到,AOZ5318NQI与对应功率电感、陶瓷电容之间距离很近,组成单相功率回路。这样的布局能够缩小高di/dt开关电流环路面积,降低寄生电感以及开关噪声,同时改善高频转换效率。
由 AOZ73004EQI负责控制、AOZ5318NQI负责功率转换,AOS实际上提供的是一套从多相控制器到功率级的完整GPU供电方案。客户可以根据GPU功率等级调整DrMOS数量以及功率级配置,而无需重新设计整套控制架构。
服务器电源网总结
AOS这套GPU核心供电方案以AOZ73004EQI作为控制核心,负责多相PWM控制、动态调压以及各功率级管理,AOZ5318NQI则承担实际的功率转换。通过4相控制配合多组功率级扩展,再结合紧凑的PCB布局,整套方案可以满足GPU低压、大电流以及快速负载变化下的供电需求。
其中,AOZ73004EQI对OVR4-22规范的支持,以及A²TM瞬态控制、APS自动相位裁减等功能,使方案在高负载输出、瞬态响应和轻载效率之间取得较好的平衡。配合灵活的功率级扩展能力,可进一步覆盖AI GPU、高端显卡以及游戏本等不同功率等级的应用。
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