預計IT機架功率將在未來兩到三年內消耗1MW。由於AI伺服器實現更高功率密度的需求，因此從48V或54V匯流排轉換至800 VDC的較高電壓DC匯流排。轉向800 VDC在系統層級實現高效率與高功率密度能源轉換方面帶來挑戰，同時也提供了重新檢視IT伺服器機架內電源傳輸架構的契機。
遷移到800 VDC將改變電力輸送架構，如圖1所示。IT托盤的輸入電壓現為800 VDC，這需要採用更高電壓等級的熱插拔電路，以控制電流突波並確保與高電壓匯流排的安全連接。配電板上設置的高轉換比中間匯流排轉換器(IBC)可將800 VDC轉換為較低的中間匯流排電壓。此系統中的隔離層(具強化型隔離)可將高電壓系統與低電壓系統分離。其餘電源架構的外觀與感受類似於48VDC人工智慧(AI)運算托盤，但可能有幾種變化。一個選項是800V至50V IBC ，接著是50V至12.5V或6.25V IBC。
在概述高階電源架構後，讓我們來檢視電力輸送目標和設計優缺點。資料中心營運商的一個目標是實現高階到端能源轉換效率。如此可降低資料中心運作費用，減少因功率損耗(以及相關的暖氣，通風和空調負擔)產生的熱能，並將重點放在預期負載下：AI加速器或處理器及其他支援電路。其他重要目標包括小尺寸(電源元件的電路板空間有限)、高可靠性，以及滿足多相位電壓穩壓器與負載點降壓轉換器暫態響應等效能需求。
其中一種方法是只將更高電壓的IBC加入現有的48V電源架構。圖2顯示這種三級轉換架構。此方法的優點是可重複使用大多數現有的48V電源架構設計。我們來考慮一個具備16:1電壓轉換比(即輸出為48V)的高電壓中間匯流排轉換器(IBC)。若假設16:1比率的IBC峰值效率為98%，4:1 IBC的峰值效率同樣為98%(50V降至12.5V)，而多相電壓調節器(從12.5V至核心)效率為92%，則從800 VDC至核心的整體峰值轉換效率約為88%。
一個重要的問題是為中間總線電壓選擇什麼。另一種與圖2類似的架構，是將50V至12.5V的IBC(4:1比率)替換為50V至6.25V的IBC(8:1比率)。4對1 IBC(現在為8對1)的效率會稍微降低(約為97.5% 峰值) ，但6.25V輸入電壓穩壓器級的效率可能會將效率提高至可能92.5% 峰值。整體峰值效率可能相近，約為88%。低輸入電壓的穩壓級具備可在更高頻率下切換的優勢，從而可減少體積、提升瞬態響應性能，並支援背側安裝(垂直電力傳輸，VPD)。
您可能會問自己為何需要三個轉換級，以及是否能將電力輸送架構簡化為兩個階段：高效率、高轉換比IBC和高性能電壓穩壓器。我們來看看該架構，如圖3所示。
透過移除4對1 IBC ， 64對1 IBC可以直接輸出12.5V ，且其假設的峰值效率為97%。從800V向下至核心軌的整體峰值效率則約為89%。這種簡化的分析也不考慮從64至1 IBC輸出到電壓穩壓器輸入的印刷電路板損耗。但如果可以將損耗維持在1% ，整體效率保持不變。這種方法可節省尺寸並將成本降到最低，因為不再需要4對1 IBC。圖4說明了這種潛在的架構。
進一步了解這種兩級轉換架構，圖5說明了64對1 IBC的實作情況，其輸出具有128對1電壓轉換比和6.25V。如前所述，多相電壓穩壓器的輸入電壓較低，可實現更高的頻率運作、更小的尺寸和垂直電源傳輸(安裝在處理器下方電路板背面)。估計的800V至核心效率為89% 峰值(不包括電路板損耗)。
此架構的挑戰在於128至1 IBC的輸出電流非常大。假設系統提供的電力約為15kW至20kW ，在6.25V時則會有2.4kA至3.2kA。將6.25V中間匯流排上的電路板損耗維持在合理位準(<1或2%)會需要非常大的導體(例如匯流排)。128至1 IBC可能需要多個並聯模組才能達到所需電流位準。
轉換至800 VDC電源架構後，我們將討論如何設計電力輸送，原因在於整體轉換效率、尺寸和性能之間的取捨。
TI的氮化鎵(GaN)功率級、數位電源控制器、多相降壓穩壓器、 DC/DC負載點降壓轉換器、熱插拔控制器、隔離式閘極驅動器等產品組合，使業界能夠駕馭這種轉換。
TI的產品透過與NVIDIA合作開發支援800 VDC架構的電源管理解決方案，可確保在電源架構中關鍵點進行可靠的電壓轉換，並提供48V和800V生態系統所需的保護、監控和遙測功能，同時從電網到AI加速器閘極提供高效率且高密度的電源轉換。進一步了解有關TI資料中心與企業運算解決方案的更多資訊。