AI芯片模擬電源軌上π型濾波電路(電感+電容)的設計要點
在AI芯片供電系統中,模擬電源軌的純凈度直接影響著信號處理精度和系統信噪比。π型濾波電路作為抑制電源噪聲的關鍵環節,其設計優劣直接關系到AI芯片的性能發揮。東莞市平尚電子科技有限公司基于工業級技術積累,在貼片電感和貼片電容的協同設計方面持續創新,為AI芯片模擬電源提供了可靠的濾波解決方案。
π型濾波電路的性能取決于電感和電容的參數匹配。平尚科技的貼片電感采用高磁導率鐵氧體材料,在100MHz頻率下的阻抗值可達1000Ω以上,配合X7R介質的貼片電容,形成有效的噪聲抑制網絡。與普通LC濾波電路相比,這種π型結構在1MHz至100MHz頻段內可將電源噪聲抑制到原來的1/10以下,為AI芯片的模擬電路提供更潔凈的供電環境。

電感值的選取需要綜合考慮濾波效果和動態響應。平尚科技的貼片電感通過優化磁芯材料和繞組結構,在3225封裝尺寸下實現10μH的電感值,飽和電流達12A。在實際測試中,這種電感與22μF的貼片電容組合,可將AI芯片模擬電源的紋波電壓控制在5mV以內,相比普通濾波方案的15mV有了顯著改善。這種提升在高速ADC和DAC的供電中尤為重要,能夠有效降低量化誤差,提升信號采集精度。
電容的頻響特性對濾波效果具有關鍵影響。平尚科技的貼片電容采用特殊的電極結構和介質材料,在100MHz頻率下的等效串聯電阻(ESR)可穩定在3mΩ以內。與普通電容相比,這種低ESR特性使得在高頻段的阻抗更低,能夠更有效地吸收開關電源產生的高頻噪聲。實測數據顯示,在AI訓練卡的模擬電源中,采用優化后的π型濾波電路可將電源抑制比(PSRR)在1MHz頻率下提升至55dB以上。

溫度穩定性是確保濾波電路可靠工作的基礎。平尚科技的貼片電感通過采用溫度補償材料,在-40℃至85℃溫度范圍內,電感值變化率控制在±10%以內。配合溫度特性穩定的貼片電容,使得整個π型濾波電路在不同環境溫度下都能保持一致的濾波性能。這種穩定性確保了AI推理服務器在長時間高負載運行中,模擬電源的質量不會因溫度波動而下降。
在實際應用案例中,平尚科技的π型濾波方案已成功應用于多個AI芯片項目。在某國產AI推理卡的模擬電源設計中,采用優化的π型濾波電路后,將電源噪聲從原來的35mV降低到8mV,同時將信噪比提升至102dB。這些參數完全滿足國內AI芯片廠商對模擬電源純凈度的嚴格要求。
布局設計對濾波電路性能的影響同樣重要。平尚科技建議采用對稱布局方式,將電感和電容盡可能靠近AI芯片的電源引腳,減少布線帶來的寄生參數影響。通過合理的層疊設計和接地策略,可將濾波電路的高頻性能提升約20%,更好地抑制GHz級別的噪聲干擾。

封裝尺寸的優化為高密度設計提供了可能。平尚科技的2016封裝貼片電感通過采用扁平化設計,在2.0×1.6mm的尺寸下實現4.7μH的電感值,同時保持6A的飽和電流能力。這種小型化優勢使得在AI芯片周圍的有限空間內布置完整的π型濾波電路成為可能,滿足現代AI加速卡對高功率密度的要求。
雖然平尚科技目前未獲得車規級認證,但其工業級貼片電感和電容產品已通過嚴格的可靠性驗證。在溫度循環、機械振動等環境測試中,元器件參數變化均控制在規格范圍內,完全滿足AI電源系統對可靠性的要求。
隨著AI芯片對電源質量要求的不斷提高,π型濾波電路的設計優化將更加關鍵。平尚科技通過持續改進貼片電感和電容的性能參數,為AI芯片模擬電源提供了有效的噪聲抑制方案,助力國產AI硬件實現更優異的信號處理性能。