为AI电力系统质量把关：Chroma 17010/17010H 锂离子电容器(LIC)测试方案_产品应用

随着AI应用场景快速增加，大型语言模型(LLM)运算量截至2024年，每秒浮点运算次数(FLOPS)已超越1025，用于训练与推论运算的高密度集成AI GPU所需功率不断攀升。瞬间高GPU的效能将可能导致峰值功率过高，使系统频繁中断供电，因此，如何快速提供稳定的峰值电力、避免AI GPU运算中断成为当今数据中心面临的重大挑战。为克服此问题，以锂离子电容器(LIC)为主的电容器储能系统(Capacitor Energy Storage System, CESS)有助于降低交流电源供应器(AC PSU)的输入端功率峰值，并提高系统的可靠性，被视为备援电力的重要解决方案之一【图一】[1]。

▲【图一】(a)未引入CESS的系统时，GPU功率输出对应电流变化示意图 (b)引入CESS的系统后，GPU功率输出对应电流变化示意图

锂离子电容器(Lithium Ion Capacitor, LIC)则结合了锂离子电池(LIB)负极与电双层电容器(EDLC)正极的混合架构【图二】，提供2.0V-3.8V的工作电压使其能量密度较EDLC高【图三】，同时保持高输出功率、优异安全性能和长使用寿命，更能弥补LIB在功率密度不足、安全性及使用寿命上的问题，成为目前AI运算中心主要的电力备援选择。

▲【图二】LIC、EDLC、IB正负极架构示意图

▲【图三】LIC、EDLC充电曲线示意图

为确保电容器储能系统的电力运行质量，必须从LIC的质量把关，尤其是直流内阻(DCIR)与电容(Capacitance)这两项关键指标。目前评价该类电容器的主要方式是透过IEC62813国际规范，主要定义了LIC评价的测试手法，但在测试过程中使用者常面临诸多挑战：

计算公式中的各项参数点，建议测试设备必须具备1ms时间分辨率抓取数值，才能精准推算出ESR结果。
测试设备必须具备自动推算算法，测试完毕即完成Capacitance及DCIR值推算，提高测试效率与可靠性。

针对IEC 62813国际规范测试所会面临到的难题，Chroma 17010/17010H具备以下特点：

设备在测试过程中皆以1ms的时间分辨率进行电压、时间与电流量测与控制，Capacitance及DCIR的计算则采用10ms速度准确抓取电压及对应的时间。
测试设备的规格涵盖200uA到2400A范围，可以满足LIC从研发到量产等应用，17010H 另可选择具备30s脉冲放电4800A功能。
测试软件Battery LEx具备独立测试工步【下图四】，透过最小平方回归（least-squares regression）算法，单次测试即完成Capacitance及DICR推算。