随着GPU成为AI计算和高性能计算（HPC）的核心，数据中心对服务器电源的要求显著提升。
图 | 数据中心示意图；来源：TI
具体原因涵盖多个方面，比如：由于单颗GPU功耗可达700W，多GPU服务器总功率常超10kW，电源需具备超高功率密度（2000W+模块）和高效转换（钛金级96%+效率）；同时必须确保多重安全保护、N+1冗余供电和±5%电压稳定，并满足7×24小时不间断运行的严苛可靠性要求（MTBF>10万小时）。 因此，行业专家预测，未来服务器电源将向48V高压直供、液冷散热和智能化管理发展，以匹配持续增长的AI算力需求。 面向此类需求，近期TI推出了两款全新的电源管理芯片：具有电源路径保护的 48V 集成式热插拔电子保险丝TPS1685，以及采用行业标准 TOLL 封装的新的集成式 GaN 功率级系列，即 LMG3650R035、LMG3650R025 和 LMG3650R070。
TPS1685：功率可扩展至6kW如前面提到的，随着电力需求激增，数据中心设计人员正在转向 48V 电源架构，以提高效率和可扩展性，从而更好地支持 CPU、图形处理单元和 AI 硬件加速器等组件。 在高效的配电系统中，而智能电子保险丝在其中发挥了重要作用。以往，工程师会采用分立式热插拔控制器加上外部场效应晶体管(FET)的传统保护方案，然而这种方案下，由于漏电导通电阻(RDS (ON))、PCB 走线电阻和比较器阈值不匹配的问题，会给电子保险丝的传统并联运行带来巨大挑战，这些不匹配会导致电子保险丝之间的电流共享不均（某些电子保险丝承载的电流比其他电子保险丝多），且通常会导致各个电子保险丝过早跳闸，即使系统总电流低于跳闸阈值也是如此。因此，为了减少因这种误跳闸带来的系统关断、运行效率低下等问题，这种分立方案的设计功率一般只能达到4kW。
图 | 传统并联运行的电子保险丝；来源：TI
当需要管理大于 6kW 的功率级别时，若还采用传统分立方案，还会带来一系列其他挑战，比如尺寸太大，设计过于复杂等。此外，在管理高电流的同时，确保安全运行和更大限度地降低功率损耗也是一个重要问题。 综上，与分立式场效应晶体管 (FET) 结合使用的传统热插拔控制器，在高功率应用中正面临巨大的局限性。 为了解决以上行业难题，为数据中心应用提供可靠的紧凑型解决方案，TI推出了具有电源路径保护功能的48V 可堆叠集成式热插拔电子保险丝——TPS1685。
图 | TPS1685的功能特性；来源：TI
德州仪器系统经理游声扬表示：“与需要使用外部感应电阻器和电流传感放大器进行电流监测的方法不同，TPS1685利用其互连IMON（Imonitor）引脚，引入了一种系统总电流限制方法。此方法将一个电子保险丝指定为主控制器来监测系统总电流。通过依赖于总电流而不是各个电子保险丝电流，该系统可避免路径电阻不匹配导致的误差，并结合用户可配置的过流消隐计时器，确保系统仅在必要时跳闸，从而提高运行稳定性。” “在此基础上，与市场上现有的热插拔控制器相比，TPS1685不仅简化了设计，还通过紧凑的30mm² 薄型四方扁平无引脚(LQFN) 封装，将集成度又提高了一个台阶，整体解决方案尺寸也会同步缩小50%。” 游声扬补充道。
LMG3650Rxxx：效率>98%，高功率密度>100W/in3今天，高效率和高功率密度是工程师对电源设计的普遍要求，为此氮化镓 (GaN) 器件逐步被用于各种电源转换拓扑。
图 | 电路寄生效应集成式 GaN 功率级与分立式 GaN；来源：TI
集成驱动是TI GaN器件的特色，集成驱动器在高开关频率的电源转换中非常重要，因为栅极环路中的电路寄生耦合会导致栅极噪声和重叠损耗增加，而使用集成式功率级，寄生耦合可以忽略不计，并且能简化布局。 因此我们看到，近日TI推出的全新集成式 GaN 功率级系列——LMG3650R035、LMG3650R025、LMG3650R070同样集成了高性能栅极驱动器与 650V GaN 场效应晶体管 (FET)，在简化设计的同时，实现高效率(>98%) 和高功率密度(>100W/in3)。
图 | LMG3650R035、LMG3650R025、LMG3650R07简介；来源：TI
据悉，LMG3650R035、LMG3650R025、LMG3650R07三者均采用通用的TOLL封装，但功率不同，导通电阻不同，客户可以根据具体的功率等级、导通损耗和开关损耗等需求来做选择。 游声扬表示：“LMG3650Rxxx系列功率级还集成了先进的保护功能，包括过电流保护、短路保护和过温保护。这对于服务器电源等交流/直流应用尤为重要，因为设计人员面临着在更小空间内提供更大功率的挑战。 ” 关于应用领域，LMG3650Rxxx系列功率级可支持高压应用中的多种电源拓扑，包括图腾柱功率因数校正 (PFC)、电感电容器、相移全桥和双有源电桥等。
关于出货和使用配套TPS1685、LMG3650R035、LMG3650R025 和 LMG3650R070 支持预量产，有意向者可通过 TI.com 进行采购。 此外，TI为TPS1685提供了两款评估板，为LMG3650R035、LMG3650R025、LMG3650R070各提供一款评估板，方便工程师进行产品测试和导入。
图 | TPS1685EVM；来源：TI
图 | LMG3650EVM-113、LMG3650EVM-114、LMG3650EVM-115；来源：TI
