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服务器主板供电设置参数详解

服务器主板的供电部分电路是主板上重要的组成部分，负责将电源模块PSU输出的12V电压转化为CPU、内存、PCH、BMC及其他电路所需的适当电压，这部分电路由多个不同的VR（Voltage Regulator）电路组成，包括控制器芯片、驱动芯片及外围电容电感电阻等共同组成的电路，一个理想的供电电路应该输出稳定且无波动或杂波的电压，以确保CPU和其他部件获得干净和平稳的电力供应，实际的供电电路可能会有一些电压波动或杂波，因此在设计时需尽量减少这些影响，以避免差的供电输出影响服务器的正常工作，如重启或死机等问题，良好的供电电路设计是确保服务器系统稳定运行和持续使用的关键之一。

一、电源模块PSU

供电电路的能力是将PSU输出的12V电压转换为CPU等各器件所需要的电压，PSU是一个在服务器机箱内可插拔的模块，通常使用两块PSU以实现电源的热插拔和冗余，市场上不同品牌的PSU在输入为市电的情况下，输出有两路，均为12伏特的电压，但两路电的输出电流不同：12V路的输出电流为百安级，而12VSTBY（Stand By）的输出电流一般为3A，这样的设计目的是在不同工作场景下使用不同的电源，以减小服务器功耗，在服务器关机的情况下，BMC芯片等相关电路必须保持工作，这时它们由12VSTBY提供电力，以最小的功耗维持BMC芯片的正常工作，下图展示了电路原理图中PSU的接口，其中P12V为大电流输出，P12V_STBY为小电流输出；之后P12V和P12V_STBY会通过一个二选一的电路输出P12V_AUX。

二、负载供电需求

为整个服务器设计供电电路，首先要确定服务器上的主要工作负载及其供电需求，服务器上主要的负载有以下几类：

核心部件CPU：以Intel至强可扩展处理器为例，共有4个不同的电必须提供，分别是VCCIN、VCCSA和VCCIO，而VDDQ_ABC（DEF）可由给内存VDDQ供电的VR提供，除去这四个外，还有其他电根据使用的处理器与设计的服务器的功能不同而选择是否供电。

内存供电：主板上一个CPU可支持多个内存DIMM，一般服务器主板上使用两个CPU（CPU0和CPU1），可支持四个channel的内存DIMM，分别为ABC、DEF、GHI和KLM，DDR4 DIMM的供电需求如下表所示：

PCH供电：PCH是集成南桥芯片，需要提供多个供电轨道，大体而言需要提供的电压有以下几个：

BMC及BMC DDR4的供电：服务器上一般会用到BMC，用于整个系统平台的监控和管理，保证系统处于健康的工作状态，BMC只要接通电源就会一直保持在工作状态，给BMC供电都由P12V_AUX转换而来，除以上之外，还有其他电需要提供，但可以利用已有的VR，如3.3V_AUX、VCCIO。

其他负载供电：除以上几个主要供电负载外，USB、PCIE、硬盘等都需要提供所需的供电，另外主板上有很多的小的逻辑芯片也需要供电，归纳起来主要为以下几个电（除12V外）：

三、VR类型及其适用负载

根据Intel PDG手册在Purley平台上共有三种VR类型使用到，分别是SVID VR13.0、开关型VR以及线性VR。

SVID VR13.0：其基本构成形式为一个SVID控制芯片加一个驱动芯片构成，SVID控制芯片通过SVID总线与CPU相互传递电源管理信息，从而动态调整输出供电。

开关型VR和线性VR：开关型VR和线性VR是最常见的两种VR类型，开关电源和线性电源在内部结构上是完全不一样的，开关电源顾名思义有开关动作，它利用变占空比或变频的方法实现不同的电压，实现较为复杂，最大的优点是高效率，一般在90％以上，缺点是文波和开关噪声较大，适用于对文波和噪声要求不高的场合；而线性电源没有开关动作，属于连续模拟控制，内部结构相对简单，芯片面积也较小，成本较低，优点是成本低，文波噪声小，最大的缺点是效率低。

根据需求结合PDG手册，各个供电的VR如下：

VCCIN使用5相

VDDQ使用2相

其他供电使用单相

四、单相和多相供电

单相供电一般能提供最大25A的电流，而现今常用的处理器早已超过了这个数字，单相供电无法提供足够可靠的动力，所以现在主板的供电电路设计都采用了两相甚至多相的设计，供电模块电路有更多的相位有几个优点，最明显的是，可以提供更大的电流，这时MOSFET负载更低，延长了使用寿命，同时降低这些部件工作温度，另一个好处是，多相位通常的输出电压更稳定，多相供电也有缺点：在成本上总是大一些，对设计的要求也更高些，而且一般来说元器件越多越不利于散热，出现的故障率也越大，相互之间的干扰也较高，参考PDG并结合一般设计经验，我们的各个供电如下设计：

VCCIN使用5相

VDDQ使用2相

其他供电使用单相

五、芯片选型用到的参数

设计各个VR时，主要用到各种控制芯片、驱动芯片以及大量的电阻电容电感，对于如何芯片选型以及如何选择合适的电阻电容电感主要用到以下参数：

Vout：输出电压

Ripple：输出电压波动

DC tol：低频直流允许误差

AC tol：高频交流允许误差

Iout max：最大输出电流

Iout di/dt：压摆率

开关频率：开关电源的开关频率

Iocp：过流保护电流值

Load Line

Iout TDC

Current step

对比各厂家提供的芯片的参数，选出合适的芯片。

六、方案形成

当确定了供电电路的输入（PSU的输出），清楚了各个负载的需求，就可以形成整个主板的供电方案，CDN服务器基本power供电方案如下图：

至此，完成了一个主板的Power供电方案的设计，方案的完成标志着整个主板的供电结构确定，但如何去丰富整个方案的内容，如何去实现各个VR电路，这部分内容将会在后续提到，到时将会详细描述一个VR应该怎样设计以实现所需的供电。

常见问题解答

问：如何选择适合的服务器主板供电设置参数？

答：选择适合的服务器主板供电设置参数需要考虑以下几个方面：首先了解服务器的具体工作负载和性能要求；其次考虑电源模块PSU的规格和能力；再者分析各个负载如CPU、内存、PCH等的供电需求；最后根据这些需求选择合适的VR类型和相位配置，此外还需注意芯片选型时参考的关键参数如Vout、Ripple、DC tol、AC tol等。

问：如何优化服务器主板的供电设计以提高稳定性？

答：要优化服务器主板的供电设计以提高稳定性，可以从以下几个方面入手：采用多相供电设计以提供更大电流并降低部件工作温度；选择高效能的开关型VR或线性VR以满足不同负载的需求；精心设计PCB布局以减少电磁干扰和信号衰减；使用高品质的组件如电容、电感等以提高整体电路的稳定性和可靠性；最后进行充分的测试验证确保设计方案满足预期的性能指标。

到此，以上就是小编对于“服务器主板供电设置参数”的问题就介绍到这了，希望介绍的几点解答对大家有用，有任何问题和不懂的，欢迎各位朋友在评论区讨论，给我留言。