纳芯微丨AI服务器电源中的隔离电源：分立式与集成式如何选择？

　　随着服务器功耗提升和供电架构复杂化，电源系统需要在安全性、效率和可靠性方面满足更高要求。隔离电源为服务器系统在高电压、大电流和复杂电磁环境下提供隔离供电，保障系统稳定运行。

　　纳芯微围绕“隔离+”产品布局，构建了覆盖分立式与集成式方案的隔离电源产品组合，可适配服务器及AI服务器电源中的多类隔离供电需求，支持系统在安全性、效率和可靠性方面的设计要求。

　　从“隔离”到“隔离+”：覆盖系统级隔离需求

　　在电力电子系统中，隔离用于建立电气安全边界，降低高低压侧之间的安全风险。纳芯微提出“隔离+”概念，围绕隔离等级、产品组合和应用场景，提供系统级隔离方案。

　　“隔离+”安全等级

　　纳芯微提供覆盖功能绝缘、基本绝缘到增强绝缘的隔离等级产品。增强绝缘适用于服务器 PSU 的 PFC 级、光伏逆变器直流侧等对单点绝缘失效有严格要求的高压场景。相关增强绝缘产品配备认证证书，并具备对应绝缘等级与长期工作电压能力，从芯片层面支持设备长期安全运行。

　　“隔离+”产品生态

　　纳芯微基于自主迭代多年的电容隔离技术IP，形成了覆盖多类隔离需求的产品组合。该组合包括数字隔离器，如 NSI82xx 和 NSI83xx 系列;集成隔离与接口功能的隔离接口，如隔离 RS-485/CAN;集成隔离与采样功能的隔离采样放大器;以及用于驱动功率器件的隔离驱动芯片。隔离电源是其中的重要组成部分，用于为上述隔离器件提供隔离供电。通过不同隔离产品的组合，纳芯微可为客户提供一站式隔离解决方案，支持系统集成度、可靠性和布局紧凑性的提升。

　　“隔离+”应用场景

　　“隔离+”面向电动汽车 800V 高压平台、兆瓦级光储充系统、AI服务器电源等应用场景，支持系统在安全性、可靠性和效率方面的设计需求。在AI服务器电源中，“隔离+”需要为数十甚至上百路隔离驱动、采样与通信接口提供稳定、高效且安全的供电，支撑复杂多相架构与高动态响应需求。

　　隔离电源：实现系统隔离的供电基础

　　隔离电源为隔离器件的原边和副边电路提供独立、不共地的电源。实现隔离电源供电主要有两种技术路径：分立式与集成式，核心区别在于能量转换的关键元件——变压器是否内置于芯片。

　　若使用非隔离电源，高压侧的电气噪声、浪涌或故障电压可能通过电源路径耦合至低压控制侧，导致MCU损坏或系统误动作。此时，即使信号路径已实现隔离，系统层面的电气隔离仍不完整。因此，隔离供电是实现系统电气隔离的重要条件。

　　例如，纳芯微数字隔离器 NSI824x 可实现低压MCU侧与高压功率侧(IPM)之间的信号传输，其原边(VDD1)和副边(VDD2)均需独立供电，以保证两侧的电气隔离关系。

　　NSIP3266：分立式隔离电源方案

　　分立式隔离电源通常由隔离电源控制器 IC、外置变压器、副边整流二极管等器件组成。其优势在于配置灵活。客户可通过调整变压器匝比和规格，实现 5V 转 5V、12V、24V 等不同输出电压，而无需更换控制器 IC。同时，外置变压器可根据功率需求选择磁芯和线径，支持数瓦至数十瓦输出，部分功耗由变压器承担，对 IC 散热压力相对较小。

　　分立式方案也会带来一定设计成本。系统需要管理控制器 IC、变压器、整流器件，部分场景还需要 LDO，BOM 数量较多。外置变压器占用 PCB 面积，也对高功率密度设计提出要求。此外，变压器在制造、运输和装配过程中可能出现线圈断裂、磁芯松动等问题，需要关注器件一致性和装配可靠性。

　　纳芯微 NSIP3266 是一款内置全桥拓扑的隔离电源控制器，搭配外部变压器可构成开环隔离电源方案。该产品支持宽输入电压范围，可降低前级电源设计复杂度;内置软启动和晶振，无需 MCU 控制即可工作;同时集成欠压、过流、过温等自恢复保护功能，支持系统在异常工况下保持受控状态。

　　NSIP3266 封装图HMSOP8，电路设计简洁

　　在服务器电源中，NSIP3266 为多路隔离驱动提供供电，例如 PFC 级、LLC 级中的 SiC 或 GaN 驱动器。该方案适合“一带多”的半分布式供电架构，用于应对功率级路数增加带来的隔离供电需求。

　　NSIP9xxx 系列：集成式隔离电源方案

　　集成式方案将变压器通过半导体工艺集成在芯片内部，形成单芯片隔离供电方案。与分立式方案相比，集成式方案减少了外置变压器及相关外围器件，在板级空间、器件数量和设计复杂度方面具有优势。其主要特点包括：

　　微型化

　　无需外置变压器，方案体积可缩减至传统分立方案约1/10 ，为服务器主板释放空间。

　　可靠性

　　消除外置变压器在振动、焊接、装配中的失效点。芯片采用标准表贴工艺，耐温范围更宽(通常 -40℃ 至 125℃ )，适用于严苛的工业与汽车环境。

　　简化设计

　　仅需配置输入输出电容，简化 PCB 布局与供应链管理。

　　性能优异

　　由于原副边电路与变压器高度集成，更容易实现闭环控制，从而获得更好的负载调整率和动态响应。同时，基于统一IP设计的集成变压器，其电磁辐射(EMI)特性更一致且易于优化。

　　纳芯微全新量产的 NSIP9xxx 系列，是“隔离+”产品布局在集成式隔离电源方向的代表性产品。该系列实现了 0.5W 隔离 DC/DC 电源( 5V 转 5V )与数字功能(如 IO 接口、隔离接口)的单芯片集成，可同时支持能量隔离与信号隔离，简化系统架构。NSIP9xxx 系列适用于对功率密度、板级空间和系统可靠性有要求的应用，如高端服务器、光储、汽车电子等领域。

　　以 NSIP9042 为例，该产品单芯片集成隔离 CAN 接口与 0.5W 隔离 DC/DC 电源。对于服务器 PSU 对外通信、BBU 与 BMS 通信等场景，传统方案通常需要“数字隔离器 + CAN 收发器 + 隔离电源”三颗芯片及多个外围元件。NSIP9042 将隔离通信与隔离供电集成在同一芯片内，在提供隔离通信功能的同时，由内置隔离电源完成自身供电，可节省超过 70% 的布板面积，并降低 BOM 复杂度和潜在失效点。

　　NSIP9042 封装图(SOW20 & SOW16)及功能框图

　　NSIP9xxx 系列在服务器电源中的主要应用场景包括对外隔离接口供电、IO 口供电，例如 PC PSU对外通信、BBU 与 BMS 之间的通信等场景。其核心价值可概括为四点：

　　高集成度

　　芯片级方案仅需添加输入和输出电容即可实现系统级功能，助力客户突破功率密度极限。

　　系统长期可靠

　　消除了磁性元件的所有传统失效模式，满足服务器、光伏储能等对寿命和稳定性要求极高的应用。

　　卓越的EMC表现

　　集成设计带来更可控、更优的电磁兼容特性，简化系统滤波设计。

　　一站式认证与高耐压

　　提供完整的增强绝缘认证，VIOSM(浪涌)与VIORM(重复工作电压)参数领先，为系统安全提供证书与性能的双重保障。

　　完善隔离电源产品组合

　　支持服务器电源设计

　　随着服务器功耗提升和供电架构演进，隔离电源在系统中的作用已从辅助供电单元，延伸到驱动供电、接口供电和系统隔离供电等关键环节。纳芯微围绕“隔离+”产品布局，形成了覆盖分立式方案(如 NSIP3266)与集成式方案(如 NSIP9xxx 系列)的隔离电源产品组合，适配从高功率、多路数驱动供电到紧凑型接口供电等需求。

　　面向 48V/800V 总线、SST 固态变压器等服务器电源架构方向，纳芯微将继续推进隔离电源向更高频率、更高效率、更高集成度，以及与数字控制结合的方向发展。

　　围绕服务器电源中更多隔离供电与控制需求，纳芯微计划推出集成变压器、支持 1.5W 输出功率的隔离电源 IC NSIP505S15，并陆续推出集成隔离电源的驱动控制 IC 与开关控制 IC。