<h1>AI 數據中心散熱新挑戰：48V 風扇驅動器解決方案</h1><br> <p>Fish Yeh, Ken Lin, Mika Huang, Sophia Tong | AN090 September 2025</p> <p class=bady><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an090/html-images-zh_tw/RT7084AN_Banner_TW_zh-tw.jpg" ><img width=680 height=271 src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an090/html-images-zh_tw/RT7084AN_Banner_TW_zh-tw.jpg" alt="Solving AI Data Center Cooling Challenges with the 48V Fan Driver Solution"></a> </p> <p>隨著 AI 應用蓬勃發展，從大型語言模型推論、影像處理到智慧駕駛輔助，資料中心內部伺服器的運算密度與功耗大幅提升。高效能晶片的熱設計功耗不斷攀升，使傳統散熱方案面臨前所未有的挑戰。為確保系統穩定運行，伺服器散熱系統必須朝向更高風量、更高效率與更高可靠性的方向升級。</p> <p>在這波轉型中，數據中心伺服器的電源架構也從傳統 12V 全面升級至 48V，以降低線路損耗並提升能源效率。對應的風扇散熱模組也正式邁入 48V 風扇時代。面對風扇轉速、風壓、空間限制與控制複雜度等多重挑戰，立錡 RT7084C2M 應運而生，成為新世代伺服器風扇冷卻的理想驅動解決方案。</p> <br><br> <h2 id="__Bookmark__0">1. 48V 風扇驅動器的挑戰與應對方法</h2> <p>隨著伺服器電源架構邁向 48V 成為主流，伺服器風扇的設計不僅要兼顧高轉速、高風壓，更需克服空間受限、啟動可靠性及加速開發時程等多重難題。以下將針對 48V 風扇驅動器在實際應用中所面臨的主要挑戰，並說明 RT7084C2M 如何以創新技術與高度整合設計，為新世代伺服器的風扇冷卻提供最佳解決方案。</p> <h3 class="py-2">1.1 增加運轉穩定性，改善震動與噪音</h3> <p>當今系統對散熱效能的要求日益提升，風扇轉速已突破 50,000 RPM。然而，如此高速運轉容易導致轉速不穩、震動加劇與噪音上升，進而影響系統的可靠性與用戶體驗。針對這些挑戰，RT7084C2M 採用 Sensorless FOC （Field-Oriented Control） 無感測向量控制技術，透過精密演算法即時估算轉子位置，確保馬達在高轉速下始終維持最佳驅動角度，實現精準動態控制。這不僅有效抑制震動與轉矩脈動，顯著提升風扇運轉的穩定性，更大幅降低扇葉震動所產生的噪音。</p> <p>如圖 1 所示，與傳統 12V 風扇方案相比，RT7084C2M 展現出更平順的電流波形，代表其在高速運轉期間依然能維持低震動與低噪音的優異表現，為高效散熱系統帶來全新升級體驗。</p> <p><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an090/html-images-zh_tw/image002_zh-tw.jpg?file=preview.png" ><img width="750" height="287" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an090/html-images-zh_tw/image002_zh-tw.jpg" alt="Operating Waveform of the RT7084 Motor Control Algorithm"></a></p> <p>圖 1. RT7084C2M 電機控制演算法的運轉波形</p> <p> </p> <h3 class="py-2">1.2 強化啟動可靠性，提升逆風啟動能力</h3> <p>伺服器系統會配置多顆風扇以確保優異的散熱效能。然而，由於控制訊號傳遞的時間差，部分風扇在啟動時可能會因較晚接收到訊號而出現逆風狀況。傳統 12V 風扇因轉速較低風壓較小，逆風現象較不嚴重。但隨著新一代 48V 風扇的導入，其高轉速與強大風壓使逆風現象更加嚴重。因此，抗逆風啟動能力已成為 48V 伺服器風扇方案評估的關鍵規格。若未針對逆風狀況設計完善的啟動策略，將嚴重影響整體冷卻系統的可靠性。</p> <p> </p> <p> </p> <p>RT7084C2M 開發獨特的逆風啟動策略，能有效克服逆風帶來的挑戰，展現出卓越的抗逆風啟動能力，進一步提升系統穩定性。其逆風啟動波形如圖 2 所示，在逆風狀態做啟轉時，會先進行煞車控制，當轉速接近靜止時，再以增強的起轉扭矩抵抗逆風，使風扇順利進入正常運轉。這項創新技術，為新世代伺服器系統帶來更高的可靠性與穩定性。</p> <p><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an090/html-images-zh_tw/image003_zh-tw.jpg?file=preview.png" ><img width="666" height="262" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an090/html-images-zh_tw/image003_zh-tw.jpg" alt="Counter-Rotation Startup Waveform of the RT7084"></a></p> <p>圖 2. RT7084C2M 逆風啟動波形</p> <p> </p> <h3 class="py-2">1.3 提升整合能力，小尺寸成核心關鍵</h3> <p>伺服器系統因空間高度緊湊的產品特性，使得伺服器風扇的尺寸最小僅有 4cm (長) x 4cm (寬)，對元件整合度與佈局有著極高要求。隨著電源架構從傳統 12V 升級至 48V，線路設計必須額外加入前級降壓模組，為控制晶片提供適當的工作電壓，進一步提升了開發複雜度。因此，如何讓 48V 風扇方案順利融入既有空間限制與產品開發，成為 RT7084C2M 必須克服的關鍵挑戰。</p> <p>RT7084C2M 採用 4mm x 4mm QFN 封裝設計，將 MCU、Gate Driver 與 Buck 轉換器高度整合於單一晶片，無需額外加入降壓模組，即可為晶片提供穩定可靠的電源。內建 Buck 轉換器採用立錡專利 ACOT^® 控制技術，只需搭配 0806 封裝電感即可運作。同時，RT7084C2M 將多數外部元件高度整合於晶片內部，有效簡化 PCB 佈局並降低 BOM 成本。如圖 3 所示，於實際應用中，RT7084C2M 可輕易實現 4cm 伺服器風扇的 PCB Layout 設計。</p> <p> </p> <p><a class="fancybox" href="/~/media/Richtek/Design%20Support/Technical%20Documentation/AN090/image004.jpg?file=preview.png" ><img width="472" height="168" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an090/html-images-zh_tw/image004_zh-tw.png" alt="The RT7084 PCB Layout in a 4cm Server Fan"></a></p> <p>圖 3. RT7084C2M 在 4cm 伺服器風扇的 PCB Layout</p> <p> </p> <h3 class="py-2">1.4 簡化開發流程，加速導入時間</h3> <p>RT7084C2M 創新推出 Code-Free 開發架構，無需撰寫任何程式碼，客戶只需透過直覺化的視窗介面，即可輕鬆調整控制參數。如圖 4 的Tuning GUI 與 ADA （Application Development Assistant）GUI 即為本次 Code-Free 架構專用的操作介面，透過 GUI 可快速完成功能設定與應用開發，大幅降低技術門檻。此外，立錡亦提供完整的技術文件，協助客戶快速上手並完成各項設定。對於 GUI 軟體與技術文件的取得方式，歡迎洽詢立錡業務或 <a href="mailto:bldc@richtek.com">技術團隊</a>取得協助。</p> <p> </p> <p><a class="fancybox" href="/~/media/Richtek/Design%20Support/Technical%20Documentation/AN090/image005.jpg?file=preview.png" ><img width="682" height="313" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an090/html-images-zh_tw/image005_zh-tw.png" alt="Dedicated GUI for the RT7084"></a></p> <p>圖 4. RT7084C2M 專用 GUI</p> <br><br> <h2 id="__Bookmark__1">2. 結論</h2> <p>隨著伺服器運算能力大幅提升，冷卻散熱性能已成為系統可靠性的關鍵。RT7084C2M 以先進的無感測向量控制演算法，結合強韌的逆風啟動能力，有效解決 48V 風扇驅動器在高效能應用中的核心挑戰。此外，RT7084C2M 具備高度整合設計與 Code-Free 架構，大幅簡化設計流程並降低開發門檻，為新世代伺服器的風扇冷卻提供最理想的解決方案。</p> <br><br><br> <table class="3-51" style="border: currentColor; border-image: none; width: 637.5pt; border-collapse: collapse;" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(0, 158, 184);" colspan="2"> <span style="color: rgb(255, 255, 255);">相關資源</span> </td> </tr> <tr> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> 立錡科技電子報 </td> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> <a class="link" href="http://www.richtek.com/My%20Richtek/Newsletters" target="_blank"> 訂閱立錡科技電子報</a> </td> </tr> <tr style="height: 17pt;"> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> 檔案下載 </td> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> <a class="link" href="~/media/F732BAF6F9C345DD87822B02881167FB.ashx"> PDF 下載</a> </td> </tr> </tbody> </table>

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