以通信業務起家的華為在通信基站和服務器領域均有布局，秉承“極簡、綠色、智能、安全”的理念，推出多款面向服務器的電源產品。
來源:華為
最近，嗶哩嗶哩博主@機器之魂發布了壹個關於電源拆卸的視頻，深深吸引了我。拆開後是壹個來自華為的鈦級3000W氮化鎵服務器電源。據該博主介紹，電源型號為PAC3000S12-T1，是華為幾年前的產品。電源的功率密度極高，系統轉換效率高達96%。
背面參數映射源:@中中中中
通過查閱相關資料發現華為有多款服務器電源產品輸出電壓為12V輸出功率範圍從900W到3000W封裝尺寸為68mm x 183mm x 40.5mm 183mm的長度比業界平均265mm短得多體積控制在490.62mm然而常規消費級氮化鎵電源的功率密度只有65433同時支持90~264V交流電壓和180V~300V DC電壓輸入和12.3V/243.9A輸出。
左:三種不同輸出功率電源的內部對比右:電源輸出端圖源:@中中中中中
PAC3000S12-T1如何實現高達6.114W/mm3的功率密度？通過上述三款華為服務器電源的內部對比發現，這三款電源的底部PCB尺寸相同，900W和1200W電源的內部空間看起來更寬敞，並且它們都連接了更大的鋁基散熱板以增強電源系統的散熱性能。3000W電源取消了散熱板的設計，采用了PCB水平和垂直拼接的方式，將有限的空間利用率提高到最高，並充滿了元件。在電源的輸出端，還采用了MLCC電容焊接設計。總的來說，這款電源非常緊湊。
俯視圖圖源:@中中中中
由於這款電源的內部空間有限，設計師盡可能地為其他元件預留了足夠的空間，並將兩個PFC電感設計為壹體，共用壹組磁芯並密封在壹起。這也是高功率密度的體現。
從這款電源的外觀和元件布局來看，雖然緊湊，但壹點也不混亂，這也體現了華為PCB設計工程師的高水平。既要考慮元器件布局的電磁兼容性，又要考慮如何將電源做得更小。光是這壹部分就花了很多功夫。
系統電路方面，這款3000W服務器電源采用PFC+LLC供電架構。該電源中使用的PFC拓撲是交錯圖騰柱PFC，這是PFC的壹種新形式，在已知的電路拓撲中使用的元件最少。與傳統PFC拓撲相比，它具有更低的導通損耗和更高的轉換效率。
來源:@中中中中
圖騰柱的PFC部分總共使用了12個MOSFET，其中高頻橋臂使用了8個氮化鎵MOSFET。根據博主的推測，這8款氮化鎵MOSFET為GaN系統的GS66516T 650V增強型氮化鎵MOSFET，采用低電感GaNPX封裝，導通電阻僅為25mΩ。低頻橋臂采用4個導通電阻為28 mω的矽基MOSFET，英飛淩型號為IPT60R028G7的最大導通電壓為650V V .這些MOSFET成對並聯，相互交錯。PFC主控芯片是STM32F334，它是專門為數字功率轉換而設計的。
來源:@中中中中
LLC電路采用LLC諧振半橋結構，並使用四個與PFC電路相同型號的氮化鎵MOSFET。輔助電源采用英飛淩的準諧振反激式PWM控制器ICE2QR2280G，具有數字降頻功能，可確保負載降低時運行的穩定性，在轉換效率和抗電磁幹擾方面具有良好的性能。12V輸出采用東芝的N溝道MOSFET，導通電阻僅為0.41mω。
通過拆解發現，華為的電源裏堆滿了材料，總共堆積了12個氮化鎵MOSFETs。組件交易平臺上GS66516T的價格顯示每個275元，僅12氮化鎵MOSFETs的總價值就達到了3300元。華為的堆疊能力確實讓我印象深刻，我嚴重懷疑設計師在設計這款電源時沒有考慮成本。
電源在工作時會持續發熱。隨著溫度的升高，電源的性能也會受到影響，電源組件的壽命也會縮短，最終可能導致系統故障。因此，電源的熱管理非常重要。
來源:@中中中中
通過電源的拆解，發現電源內部沒有安裝散熱片，散熱由電源輸入端旁邊的12V/4A風扇完成，風扇全速可達4W rpm。畢竟這款電源的輸出功率高達3000W，產生的熱量也不容小覷。但缺點是在高速行駛時，風扇的聲音會很大。
為什麽“重成本”的電源效率只有96%？由於12V/4A的風扇用於散熱，在運行狀態下風扇的損耗很大。而且由於輸出電流高達243.9A，同步整流環節的導通損耗很高，同時243.9A的大電流通過變壓器時，也會產生很高的銅損。這三個方面的損耗是該電源效率無法提高的主要原因。
雖然這款產品是幾年前的產品，但在高功率、高密度和高效率方面可以滿足服務器電源的發展需求。再加上零零碎碎的元器件布局，可以看出華為的R&D團隊還是相當有實力的。