功率电感实现TLVR供电的快速瞬态响应
2024-05-23 27
随着计算能力的不断提升，通过各种联接传输的数据量正在呈指数倍增加，数据中心的信息处理需求激增，以此来支持大模型、人工智能等技术的快速发展。
在这样的市场发展趋势下，CPU、GPU和FPGA等半导体处理器在制造工艺方面不断优化，并向微型化快速发展，数据处理能力显著增强。而在这些核心处理器能力不断提升的驱动下，与之配套的电源电路也随之发生着巨大改变。
电源电路中的TLVR
先进处理器向更小的尺寸发展，导致用于其中的电源电压降低，不过消耗的电流却大幅增加，先进处理器的功耗一直在上升。不少行业厂商都预测，功耗会成为限制先进计算进一步发展的最大掣肘。
低电压和大电流特征带来的问题之一就是电源电路如何对快速负载波动的响应。在电压已经很小的电路内，很大的电流负载波动的情况下如何保持稳定可靠的电压输出是非常困难的一件事情。
为了应对现在先进处理器对电源电路的需求，TLVR是目前应对低电压大电流应用中快速负载波动的很常见的电路配置，即跨电感的电源稳压。其原理是利用耦合电感次级绕组串联调谐电感来增加耦合电流，进而快速增加暂态电流响应速度。
在TLVR电路配置中，每个相位开关连接到一个带额外绕组的电感器上，然后将每个相位的绕组和补偿电感器串联成回路。TLVR配置大大提高了电源能力，使这些先进处理器获得较高的瞬态响应性能，同时降低电源损耗，在整体尺寸和系统成本上也有减少。
TLVR用电感
TLVR中，电感的选用是非常关键的，很大程度上影响了该电源配置能否满足当今的数据驱动应用性能需求。TLVR用功率电感能够给电路提供关键的调节能力，通过积累和释放能量来维持连续电流，可以为不同电压等级的电源系统提供大电流和大电感。
当搭配执行高速开关的IC使用时，TLVR用功率电感亦能将电压转换到所需水平。所以说电源链路的性能很大程度上受到这颗功率电感的制约，提高转换效率和降低功率电感的损耗直接相关，提高电流能力需要强化功率电感磁芯，降低电源噪声需要降低功率电感漏磁。
顺络电子此前就针对各类X86服务器TLVR供电应用、其他架构服务器的TLVR应用以及GPU板卡等场景发布过超大电流TLVR用组装式功率电感WPZ系列。该系列一直都有新品推出，贯彻超低损耗、超大电流，超低的DCR、低漏感这些特点，能很好地提升瞬态响应速度，降低处理器电源纹波，提升转换效率。
科达嘉电子近期也推出了高频大电流电感CSFED系列满足TLVR应用需求，低损耗锰锌铁氧体材料选择让器件具有高磁导率，磁芯损耗低，在高频高温环境下能保持良好的电流稳定性。扁平线双绕组的设计也是目前采用率很高的做法，能降低直流电阻，提升转换效率的同时有效减少纹波电流。
Bourns近期则推出了全新的TLVR1005T和TLVR1105T系列多相跨电感器电压调节器TLVR电感器来应对处理性能的升级趋势。系列同样采用了双绕组设计，电流承载能力极高。同时在感值和DC阻值上也能做到很低。
TDK在TLVR上也有完善的电感解决方案，双线圈功率电感器系列VLBUC和Lc补偿功率电感器VLBU6565100专门对TLVR配置进行了优化。VLBUC双线圈具有高饱和磁通密度，针对高频开关专门优化了磁性材料，并采用了专有的电极结构设计，损耗极低。
小结
人工智能技术的发展推动了AI服务器的增长，随之而来的电源问题也推动了用于其中被动元件的发展。TLVR供电为数据应用带来了行之有效的电路改善，用于其中相关电感在其中发挥着重要作用。电子发烧友网报道（文/李宁远）
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