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隨著服務器和人工智能應用的發(fā)展,CPU/GPU的功率越來越高,為了降低傳輸損耗,傳統(tǒng)供電架構已經從12V升級到48V。受限于服務器內的空間尺寸,需要高功率密度的電源幫助實現從48V到12V的供電轉換。
英諾賽科針對48V架構開發(fā)了兩款行業(yè)領先的降壓電源方案(四相2kW交錯降壓電源方案),為更高效、節(jié)能的數據中心賦能。
英諾賽科此次推出的兩款降壓電源方案利用氮化鎵高頻高效的優(yōu)勢和四相交錯Buck拓撲結構,實現了高功率密度的緊湊設計,內置超小體積氮化鎵半橋驅動 IC INS2002 和雙面散熱低壓氮化鎵 INN100EA035A,效率高達98%,功率部分面積68mmx30mm,僅為智能手機(iphone 15)的1/5大小。
InnoGaN+Driver IC:小體積、低損耗的關鍵:與Si MOS相比,GaN具備更優(yōu)越的開關特性和更低的開關損耗, 可以帶來更高的轉換效率,更高的開關頻率,更小的磁性器件尺寸和濾波電容的體積,以及更高的功率密度。此次發(fā)布的兩款2kW 四相交錯降壓電源方案均采用4顆英諾賽科100V氮化鎵半橋驅動 IC(INS2002FQ)和16顆100V雙面散熱的低壓氮化鎵功率晶體管(INN100EA035A)。
INS2002FQ 采用英諾自研的 FCQFN 3mmx3mm 封裝,專為驅動GaN打造,十分適合高功率和高頻率應用。該產品具備如下特點:
1):內置自舉電路BST鉗位電路,能夠保護GaN柵極在安全的驅動電壓范圍內工作;
2):單獨的驅動上拉和下拉輸出引腳,可分別調節(jié)開通和關斷速度;
3):支持3態(tài)PWM輸入,可以通過調節(jié)外部配置電阻靈活調節(jié)死區(qū)時間;
4):和競品驅動相比,驅動能力更強,傳播延遲更低。
100V 氮化鎵增強型功率晶體管INN100EA035A,采用En-FCLGA3.3x3.3封裝,具備超低的導通電阻和雙面散熱特性,可以使能量損耗大幅降低的同時提升散熱能力,是實現高功率密度方案的關鍵。
四相交錯 Buck,提升系統(tǒng)效率:
英諾賽科2kW四相交錯降壓電源方案采用四相交錯Buck拓撲,每相使用1顆INS2002FQ和4顆INN100EA035A實現功率傳輸。
兩款方案分別采用雙耦合/四耦合電感,將傳統(tǒng)Buck方案中的分立電感替換為低耦合系數的耦合電感,有效降低了電感紋波電流,同時降低電感和電容體積,有助于提升系統(tǒng)功率密度,同時具有十分靈活的拓展功能。在輸入40Vdc-60Vdc,輸出12V/167A的條件下,兩款方案的最大輸出功率2000W。其中采用雙耦合電感的峰值效率為98%@1200W,滿載效率為97.6%@2000W;采用四耦合電感的峰值效率為98.1%@1000W,滿載效率為97.7%@2000W。功率級尺寸均為68*30*18mm。峰值效率和滿載效率均比市面上最好性能的Si MOSFET高1%以上。
英諾賽科此次開發(fā)的兩款降壓電源方案可應用于數據中心領域的服務器48V供電系統(tǒng)、新能源汽車48V供電架構,以及工業(yè)和通信的電源模塊,借助氮化鎵的性能降低系統(tǒng)損耗,大幅提升效率,幫助實現低碳、節(jié)能發(fā)展。
FAQ:
1:氮化鎵INN100EA035A最大內阻是多少?
INN100EA035A在環(huán)溫25度情況下,最大內阻為3.5毫歐。
2:采用氮化鎵這個2KW四相交錯降壓電源方案,效率能做到多少?
該方案:輸入40Vdc-60Vdc,輸出12V/170A,峰值效率為97.92%@1.2kW,滿載效率為97.62%@2kW。
3:該方案,有一些什么保護功能?
該方案采用LTC7872,可以實現CC/CV控制,并具有輸入欠壓/過壓保護,輸出過壓/過流保護,輸出短路保護等保護功能。
4:該方案中,INS2002FQ是做什么用的?
INS2002FQ是一款直驅GaN的芯片,內部有針對上管自舉電路 BST 的鉗位電路,可以保護 GaN的柵極,確保工作在安全的驅動電壓范圍內,同時芯片具有VCC和BST欠壓鎖定、VCC過壓鎖定和過熱保護等功能。
5:該方案中,GaN的應用優(yōu)勢有什以?
BUCK拓撲是典型的硬開關拓撲,電路中功率器件的開關損耗較大,GaN 作為第三代半導體材料,具有優(yōu)異的特性,在相同的導通電阻Ron下,具有更小的Qoss和Qg,這就帶來了更低的開關損耗;此外GaN HEMT沒有反向恢復電荷Qrr,也就沒有反向恢復損耗。以上特性都帶來一個巨大優(yōu)勢,BUCK電路可以選擇更高的開關頻率開關頻率提高后,可以降低電感和電容的體積,提升功率密度。