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电解电容+MOS管：液冷AI电源启动电路的浪涌电流控制
文章出处：平尚科技
责任编辑：平尚科技
发表时间：2025-12-12
在液冷AI服务器电源系统上电的瞬间，一个隐藏的风险随之而来——浪涌电流。当电源接通，为输入滤波的大容量电解电容充电时，如果缺乏抑制，瞬间涌入的电流峰值可达稳态值的数十倍。这股强大的冲击不仅威胁着保险丝、整流桥等前端器件，其产生的电气应力更是影响电源模块在液冷系统中长期可靠性的关键因素。对于追求极致稳定与效率的AI数据中心而言，管理好这“第一波”电流，是电源设计不可或缺的一环。
浪涌电流的产生，源于电路中的容性负载，尤其是输入端的铝电解电容。这些电容因其单位体积容量大、性价比高的特点，被广泛应用于电源的输入滤波环节，以平滑电压。然而，在初始状态，电容两端电压为零，在上电瞬间等同于短路，导致电流急剧飙升。在液冷AI服务器的高功率密度电源中，为满足严格的纹波要求，输入电容容量往往较大，使得浪涌电流问题更为突出。
传统的抑制方案，例如串联负温度系数（NTC）热敏电阻，虽然简单有效，但其自身存在功耗，且在频繁热重启时可能因电阻未冷却而失效。为此，一种更高效、可控的方案应运而生：利用MOS管与延时网络构成的主动式软启动电路。其核心原理，是让MOS管工作在可变电阻区，通过控制其栅极电压的上升斜率，从而线性地控制对后端电解电容的充电电流，实现“柔和”启动。这种基于MOS管特性的方法，被证明能有效解决瞬态浪涌电压和启动冲击电流两大问题。
在这一精密的控制逻辑中，被充电的电解电容自身的特性也至关重要。电容的等效串联电阻（ESR）和额定纹波电流能力是关键参数。较低的ESR意味着电容在充电过程中自身产生的热损耗更小，而更高的纹波电流耐受能力则确保了电容能够承受启动阶段的电流应力。平尚科技在高性能电解电容领域的技术积累，正好契合了这一需求。例如，通过改进阳极箔蚀刻工艺，其高频铝电解电容的ESR可降至传统产品的30%，显著降低了充放电过程中的能量损耗和温升。同时，采用导电性高分子混合电解质的电容器，能在保持高容量的同时，提供更高的额定纹波电流，为承受浪涌冲击提供了更宽的余量。因此，一个优化的液冷AI电源启动电路，是MOS管智能控制与高性能电解电容强健体质的完美结合。MOS管如同一位经验丰富的“油门控制器”，精准调节着能量输入的速度；而平尚科技提供的低ESR、高纹波电流的电解电容，则像一个“强健的蓄水池”，能够平稳接纳流入的能量，自身保持低损耗与高可靠性。这种协同设计，不仅将浪涌电流有效限制在安全范围内，保护了整个电源链路，也契合了液冷系统对高效率、低热耗的核心要求，为AI算力的持续稳定运行奠定了坚实的硬件基础。
