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2025-11-19

AI Data Center EMC 面向思考

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一、前言 

AI data center EMC的測試標準,在國際上目前並沒有獨立一項產品規範來律定,仍然依據以往我們熟悉的CISPR 32、CISPR35以及Harmonic要求執行驗證測試,然而其中面對的是三相大功率的電力、高速且大量資料串流訊息量、溫度的散出技術、系統的載重及電力的佈置等,頻帶分佈包括三相電力低頻帶的穩定控制、特高速資料串流帶出的耦合及高頻散射,這些都是對這新領域測試的一種考驗與挑戰。

 

二、面向思考 

1、三相電力PSU Power rack

(1) IEC 61000-3-12 (大於16A產品)規範列出三相諧波,針對產品在不同工作特性下,可選擇規範中的Table 3~Table5來執行驗證測試,在此針對上述Table之間的差異作分析及相關選用邏輯提供參考

F1.jpg

 (1.1)執行面探討

 · 針對伺服器產品,理想是選用Table3 Rsce=33, 執行測試,但由於產品複雜度大,不容易滿足線性特性(尤其當Power大於60KW時),如果不能滿足Rsce 33,可以試著選66/120/250但須報備CSP廠,經同意後報告中備註所選用的Rsce值;

· 對於系統採用雙電源迭加至高壓輸出,或內含CDU設備等,採用Table4比較貼近實際,但在開發階段需要量測電流與電壓角度關係,期望滿足Table4之角度,作為提供CSP廠計算控制諧波電流之迭加及保護開關之溫度提升;

 

(1.2)注意事項

選擇Table4 I5與基波電壓角度如果是控制在90度~150度時,產品輸入趨向於電容性,這時候瞬態電流增大,因此要考慮加入150KHz以上濾波器;

 

(1.3)提供測試驗證程式參考(針對超過60KW以上伺服器或PSU)

a、設定Table 4 , Rsce=33, 暖機10分鐘後,開始測試,測試時間20分鐘, 分別針對10% / 20% / 50% / 100%負載,查驗I5 的角度,檢視電流與電壓間的偏移角度是否落在90度~150度或角度是在0度~360度隨機呈現,同時列入紀錄,並繼續程式b;

b、如果上述角度落在上述a,則正式開始第二次測試(Table4,Rsce=33),如通過測試,則完成驗證測試, 如無法通過限值,則繼續執行程式c;

c、設定Table 4 , Rsce=250開始第三次測試,如通過測試,則完成測試驗證;

d、程式a 電流相對於電壓角度均無法滿足時,執行程式e;

e、設定測試Table 3, Rsc設定值,依據上述程式b的結果,評估選擇Rsce值,如66/120/250/350 其中適合的值,再執行測試

公式.jpg

Z:值通常包含變壓器阻抗、母線阻抗與電纜阻抗的綜合值(在此實驗室是無法獲悉上述公式中的Z值,因此Rsce的選用應該由CSP給予建議,另外Rsce值也牽涉到電源及斷電器的特性參數。

 

2、PSU在CE(Conduction Emission)傳導測試中可能的疏漏

如果產品在某一種負載下發生異常低頻共振,類似共振情況時,由於LISN在低頻下是呈現低阻抗,因此如果LISN前端沒有加裝濾波器時,有可能把這種共振現象宣洩至地,產品會有可能通過測試的誤判,可是發生共振的原因仍然存在,如果將電力源輸出,加入一個濾波器再接至LISN,這時候不穩定現象就不會受LISN影響,再者,一般大電力電路設計,是應該考慮產品前後Impedance值的範圍(例如濾波器),避免共振問題發生,此一問題細部探討,請參見BTL新聞「AI電力產品EMC測試潛藏的認知風險」

 

3、IEC61000-3-11電力閃爍

針對電力閃爍,最早規範限值的目的主要是針對電力產品,發生電力閃爍,影響共用電源的其他產品或燈光發生電源干擾閃爍,目前針對AI系統一來有自己專屬的電力穩壓配置,當前AI系統的電力,已經成為獨立的專用區有其獨立且完整的電力保護系統,因此電力閃爍需求應該不太適用。

 

4、建議增加手持通信機抗擾度測試

在電腦機房或AI Data Center工作或執行檢查時,工作人員會帶手持對講機、手機進行通話或透過視頻拍攝,此刻無線通訊設備將會對機房內設備產聲干擾可能,因此手持抗擾性測試,有需要納入驗證,例如軌道系統電腦機房也視需要這項驗證的,相關驗證法規可以參考ISO11452-9;

 

5、建議AI伺服器PSU電纜採用電動車纜線型態

目前,人工智慧伺服器中使用的外部電源線纜通常缺乏多層網狀遮罩,這使其易受輻射發射 (RE) 的影響,因此系統電路設計和穩定性必須強化致使其複雜化,尤其是在隔離阻抗阻抗上噪音控制方面。

相較之下,電動車 (EV) 早已採用遮罩線纜架構,並擁有成熟的設計實踐。這些線纜具有有效的電磁遮罩能力,雜訊抑制能力可達 40 dB 至 60 dB。透過為人工智慧伺服器電源採用類似的線纜類型,可以顯著減少 RE 散射,從而提升 EMC 效能和整體系統的穩健性。 

 

三、結語 

隨著人工智慧伺服器效能需求的不斷增長,EMC驗證也必須隨之發展——這需要整體的、系統級的設計協調和均衡的開發策略。除了技術合規性之外,同樣重要的是反思環境限制並不斷改進設計實踐,以提高產品的可製造性、一致性和穩定性。

如本文所述,在這一領域,尤其是對於高功率產品,認證方法仍有很大的改進空間。此外,應積極鼓勵跨學科融合和跨領域的相互學習,以促進整個生態系統的創新和韌性。

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