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自动驾驶AI液冷服务器计算单元中贴片电感的功率与尺寸权衡
文章出处：平尚科技
责任编辑：平尚科技
发表时间：2026-01-05
自动驾驶AI液冷服务器计算单元中贴片电感的功率与尺寸权衡在为自动驾驶车辆提供路侧算力支持，或在车载高等级计算单元内部，AI液冷服务器正执行着处理海量传感器数据、进行实时环境感知与规划决策的关键任务。这类计算单元的供电系统，需要在极致的功率密度与苛刻的空间限制之间找到精妙的平衡。其中，作为DC-DC降压转换核心储能元件的贴片电感，其功率处理能力与物理尺寸之间的权衡，直接决定了电源模块的效能、体积与可靠性，成为设计中的关键决策点。
自动驾驶计算单元的供电挑战：高功率与小体积的双重压力自动驾驶AI服务器计算单元通常集成多颗高性能CPU与AI加速芯片，峰值功耗可达数千瓦。为这些芯片供电的负载点电源必须提供数百安培的总电流，且动态响应要求极高。然而，无论是路侧机柜还是车载环境，分配给电源的空间都极为有限，特别是在车载域控制器中，体积和重量更是敏感指标。这要求电源中的每一个元件，尤其是体积相对较大的功率电感，必须在尽可能小的尺寸下，提供最大的功率吞吐量和最高的转换效率。液冷散热虽然解决了高热流密度下的整体散热难题，但并未放宽对元件本体小型化的要求，反而因为冷板布局、流道设计等因素，对元件的安装高度和占用面积提出了更严格的约束。贴片电感的功率能力主要由其饱和电流（Isat） 和温升电流（Irms） 定义，而其尺寸则直观体现在封装长宽高上。在物理学上，两者存在固有矛盾：更大的磁芯体积和更多的线圈匝数能存储更多能量、承受更大电流，但也意味着更大的尺寸。具体来看：- 功率密度矛盾：电感单位体积能处理的功率是有限的。要提升功率，通常需要增大磁芯截面积或采用更高饱和磁通密度的材料，这往往会增加尺寸。
- 效率与尺寸的关联：在给定尺寸下，为了降低直流电阻（DCR） 以减少导通损耗，需要更粗的绕线或更低电阻率的导体，但这在有限空间内会挤压磁芯体积，可能降低感量或饱和电流。反之，若追求高感量以减小电流纹波，在有限体积内则需增加匝数，这又会导致DCR增加和饱和电流下降。
因此，权衡的核心在于根据具体的电流需求、开关频率和允许的纹波，优化一组相互制约的参数：电感值（L）、饱和电流（Isat）、直流电阻（DCR）和封装尺寸。
平尚科技的工业级权衡路径：材料创新与结构优化
面对这一经典矛盾，平尚科技基于工业级应用实践，通过材料与结构的两条路径，致力于在既定尺寸内拓展功率边界。- 高性能磁芯材料的应用：传统铁氧体材料在微型化后，其饱和磁通密度容易成为瓶颈。平尚科技采用金属合金粉末磁芯（如铁硅铝、高通量铁镍钼）制成的贴片功率电感。这类材料具有更高的饱和磁通密度，意味着在相同尺寸下，电感能够承受更高的峰值电流而不至于饱和失效，从而在紧凑封装（如5mm×5mm或更小）内实现更高的Isat。例如，在一个7mm×7mm的封装内，使用高性能磁芯的电感，其Isat可比同尺寸标准铁氧体产品高出20%以上。
- 低损耗绕线与散热设计：为了降低DCR，平尚科技采用扁平铜线或利兹线进行绕制，并在结构上优化绕线布局以充分利用空间，减少欧姆损耗。结合液冷环境的特点，其电感封装底部设计有良好的热传导路径。当电感安装在靠近液冷冷板的PCB上时，其产生的热量（主要来自DCR损耗和磁芯损耗）能通过导热过孔和PCB高效传导至冷板，从而允许电感在更高的Irms下工作，而温升仍被控制在安全范围（如ΔT<40℃）。这意味着，在液冷辅助下，相同尺寸的电感实际可安全承载的持续功率得到了提升。
在自动驾驶AI计算单元的具体设计中，权衡策略因电路位置而异。- 核心电压（如GPU Vcore）供电：此处要求极高的动态响应和极大的输出电流（常超过100A）。通常采用多相并联的控制器。每相的电感选型倾向于中等感值、高饱和电流、小尺寸。感值不宜过大以保证快速瞬态响应，但需足够以控制纹波；Isat必须远大于相位峰值电流；尺寸则需满足多相紧密排列的需求。平尚科技可提供感值在0.2μH至0.5μH范围内，Isat达40A-60A，尺寸仅为3mm×3mm或4mm×4mm的贴片功率电感，非常适用于此类高相数、高密度设计。
- 内存与辅助电源：这些电源轨电流相对较小，但对噪声敏感，空间也可能受限。选型可更侧重于小尺寸、低噪声和合适的感值。屏蔽式结构成为优选，以防止电磁干扰影响敏感信号。
在自动驾驶AI液冷服务器的计算单元内，贴片电感的功率与尺寸权衡是一门精确的工程艺术。它没有唯一的解，而是基于具体的电气需求、热管理条件和空间布局进行的最优化求解。平尚科技通过应用高性能磁芯材料、优化绕线结构与散热设计，不断推动着特定封装尺寸下的功率极限。这使得国内自动驾驶系统开发商，在为其关键的AI计算心脏设计供电网络时，能够获得可靠、高效且紧凑的工业级电感解决方案，确保澎湃算力在有限的空间内稳定、高效地释放，为安全可靠的自动驾驶保驾护航。
