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。
