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電解電容+MOS管：液冷AI電源啟動(dòng)電路的浪涌電流控制
文章出處：平尚科技
責(zé)任編輯：平尚科技
發(fā)表時(shí)間：2025-12-12
在液冷AI服務(wù)器電源系統(tǒng)上電的瞬間，一個(gè)隱藏的風(fēng)險(xiǎn)隨之而來(lái)——浪涌電流。當(dāng)電源接通，為輸入濾波的大容量電解電容充電時(shí)，如果缺乏抑制，瞬間涌入的電流峰值可達(dá)穩(wěn)態(tài)值的數(shù)十倍。這股強(qiáng)大的沖擊不僅威脅著保險(xiǎn)絲、整流橋等前端器件，其產(chǎn)生的電氣應(yīng)力更是影響電源模塊在液冷系統(tǒng)中長(zhǎng)期可靠性的關(guān)鍵因素。對(duì)于追求極致穩(wěn)定與效率的AI數(shù)據(jù)中心而言，管理好這“第一波”電流，是電源設(shè)計(jì)不可或缺的一環(huán)。
浪涌電流的產(chǎn)生，源于電路中的容性負(fù)載，尤其是輸入端的鋁電解電容。這些電容因其單位體積容量大、性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電源的輸入濾波環(huán)節(jié)，以平滑電壓。然而，在初始狀態(tài)，電容兩端電壓為零，在上電瞬間等同于短路，導(dǎo)致電流急劇飆升。在液冷AI服務(wù)器的高功率密度電源中，為滿足嚴(yán)格的紋波要求，輸入電容容量往往較大，使得浪涌電流問(wèn)題更為突出。
傳統(tǒng)的抑制方案，例如串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻，雖然簡(jiǎn)單有效，但其自身存在功耗，且在頻繁熱重啟時(shí)可能因電阻未冷卻而失效。為此，一種更高效、可控的方案應(yīng)運(yùn)而生：利用MOS管與延時(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的主動(dòng)式軟啟動(dòng)電路。其核心原理，是讓MOS管工作在可變電阻區(qū)，通過(guò)控制其柵極電壓的上升斜率，從而線性地控制對(duì)后端電解電容的充電電流，實(shí)現(xiàn)“柔和”啟動(dòng)。這種基于MOS管特性的方法，被證明能有效解決瞬態(tài)浪涌電壓和啟動(dòng)沖擊電流兩大問(wèn)題。
在這一精密的控制邏輯中，被充電的電解電容自身的特性也至關(guān)重要。電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）和額定紋波電流能力是關(guān)鍵參數(shù)。較低的ESR意味著電容在充電過(guò)程中自身產(chǎn)生的熱損耗更小，而更高的紋波電流耐受能力則確保了電容能夠承受啟動(dòng)階段的電流應(yīng)力。平尚科技在高性能電解電容領(lǐng)域的技術(shù)積累，正好契合了這一需求。例如，通過(guò)改進(jìn)陽(yáng)極箔蝕刻工藝，其高頻鋁電解電容的ESR可降至傳統(tǒng)產(chǎn)品的30%，顯著降低了充放電過(guò)程中的能量損耗和溫升。同時(shí)，采用導(dǎo)電性高分子混合電解質(zhì)的電容器，能在保持高容量的同時(shí)，提供更高的額定紋波電流，為承受浪涌沖擊提供了更寬的余量。因此，一個(gè)優(yōu)化的液冷AI電源啟動(dòng)電路，是MOS管智能控制與高性能電解電容強(qiáng)健體質(zhì)的完美結(jié)合。MOS管如同一位經(jīng)驗(yàn)豐富的“油門(mén)控制器”，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)著能量輸入的速度；而平尚科技提供的低ESR、高紋波電流的電解電容，則像一個(gè)“強(qiáng)健的蓄水池”，能夠平穩(wěn)接納流入的能量，自身保持低損耗與高可靠性。這種協(xié)同設(shè)計(jì)，不僅將浪涌電流有效限制在安全范圍內(nèi)，保護(hù)了整個(gè)電源鏈路，也契合了液冷系統(tǒng)對(duì)高效率、低熱耗的核心要求，為AI算力的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。
