功率之心近期通过专业拆解了解到,Segotep 鑫谷 3200W 钛金牌碳化硅数字服务器电源 CRPS3200W-12V 在核心功率链路中大量采用英飞凌功率器件。

涵盖 CoolSiC 碳化硅 MOSFET、CoolMOS 高压 MOSFET、OptiMOS 低压 MOSFET以及集成功率 MOSFET 的 CoolSET 开关电源芯片,覆盖交错式图腾柱 PFC、全桥 LLC、同步整流、输出控制及待机电源等多个环节。

相关阅读:拆解报告:鑫谷3200W钛金牌碳化硅数字服务器电源

鑫谷3200W钛金牌碳化硅数字服务器电源

鑫谷 CRPS3200W-12V 是一款标准 CRPS 服务器电源,采用长条形金属机身,额定输出电压为 12.2V,最大输出电流262.3A,额定输出功率3200W,同时提供 12V/3A 待机电源输出。

电源支持宽范围交流输入,在 100-127V 输入时最大输出功率为1500W,200-220V 输入时最大输出功率为3000W,在 220-240V 交流输入以及240V直流输入条件下,可实现最高3200W输出。

内部功率架构采用交错式图腾柱 PFC+全桥 LLC方案,并搭载两颗德州仪器 TMS320F280039C-Q1 DSP,分别负责 PFC 和 LLC 功率级的数字控制。

其中,输入端交错式图腾柱 PFC 采用英飞凌 CoolSiC 碳化硅 MOSFET IMT65R083M1H,并搭配 CoolMOS S7系列 IPT60R040S7;全桥 LLC 功率级采用英飞凌 CoolMOS CFD7系列 IPT60R045CFD7;次级同步整流采用 OptiMOS 5系列 ISC015N04NM5,输出端则采用 IQE006NE2LM5CG 低压 MOSFET。

除此之外,电源待机供电部分同样采用英飞凌 ICE5AR0680AG CoolSET 开关电源芯片。由此形成从输入高压功率变换,到隔离变换、低压大电流整流以及最终输出控制的完整英飞凌功率器件应用链路。

IMT65R083M1H 和 IPT60R040S7 用于交错式图腾柱PFC

鑫谷 CRPS3200W-12V 输入端采用交错式图腾柱 PFC,其中高频开关器件采用两颗英飞凌 IMT65R083M1H。

IMT65R083M1H 属于英飞凌第一代 CoolSiC 650V碳化硅 MOSFET,耐压650V,典型导通电阻83mΩ,最大导通电阻111mΩ,采用TOLL表面贴装封装。

相比传统硅器件,碳化硅 MOSFET具备低栅极电荷、低输出电容储能以及接近于零的反向恢复电荷等特点,更适合高频、高效率功率因数校正应用。

在3200W服务器电源中采用 CoolSiC MOSFET,能够降低图腾柱 PFC 高频开关过程中的开关损耗,为提升 PFC 级转换效率以及缩小磁性器件和散热系统尺寸提供支持。

旁边与其配合工作的另一组 PFC 开关管采用英飞凌 IPT60R040S7,器件属于600V CoolMOS S7超结 MOSFET,最大导通电阻40mΩ,采用TOLL封装。

CoolMOS S7系列重点优化导通性能,40mΩ低导阻有助于降低器件在大功率电流路径中的导通损耗。通过 CoolSiC 与 CoolMOS 器件组合,分别发挥碳化硅器件高速开关和超结 MOSFET低导通损耗的优势,满足3200W交错式图腾柱 PFC 对效率和功率密度的要求。

IPT60R045CFD7 支撑全桥LLC高频功率变换

经过 PFC 升压后,电源进入全桥 LLC 隔离变换级,四颗主功率开关采用英飞凌 IPT60R045CFD7。

IPT60R045CFD7 属于英飞凌600V CoolMOS CFD7高压超结 MOSFET,最大导通电阻45mΩ,最大连续漏极电流52A,采用TOLL封装。

CFD7系列针对 LLC 等谐振型高功率拓扑进行优化,具备较低栅极电荷、较低输出电容储能以及较低反向恢复电荷,可降低高频开关过程中产生的损耗,并改善软开关工作状态下的效率表现。

对于3200W CRPS电源而言,全桥 LLC 需要持续处理经过 PFC 后的高压直流母线功率。IPT60R045CFD7的600V耐压能够满足高压母线工作需求,同时45mΩ低导阻有助于控制大功率运行时的导通损耗。

ISC015N04NM5 负责12V大电流同步整流

经过 LLC 变压器完成隔离和降压后,次级需要将高频交流转换为12V直流输出。鑫谷这款电源的同步整流级采用英飞凌 ISC015N04NM5。

ISC015N04NM5 属于英飞凌 OptiMOS 5低压功率 MOSFET,耐压40V,最大导通电阻仅1.5mΩ,采用SuperSO8 5×6mm封装。

相比传统二极管整流方案,低阻 MOSFET同步整流能够明显降低低压大电流输出时的压降和功率损耗,是这类12V数千瓦服务器电源提升转换效率的重要环节。

IQE006NE2LM5CG 用于大电流输出控制

在同步整流之后,鑫谷还在最终输出控制环节采用了英飞凌 IQE006NE2LM5CG。

该器件是一颗25V OptiMOS低压 MOSFET,最大导通电阻仅0.65mΩ,采用PQFN 3.3×3.3mm Source-Down封装。拆解显示,电源内部共设有6颗该型号输出控制管。

这一级直接串联在12.2V、最高262.3A输出链路中,MOSFET导通电阻会直接形成额外压降和功率损耗。IQE006NE2LM5CG低至0.65mΩ的导通电阻,配合多管并联使用,可进一步降低大电流输出路径阻抗,减小功率损耗和温升。

Source-Down封装还能够优化功率回路和PCB寄生参数,并改善器件散热及多管并联布局,为数百安培输出条件下实现紧凑功率设计提供支持。

ICE5AR0680AG 负责待机电源供电

除了3200W主功率链路之外,鑫谷这款电源的12V待机供电部分同样采用英飞凌方案,主控芯片为 ICE5AR0680AG。

ICE5AR0680AG属于英飞凌第五代固定频率CoolSET开关电源芯片,内部集成800V CoolMOS高压MOSFET,最高开关频率100kHz,可支持最高40W输出功率,采用DSO-12封装。

通过将PWM控制器与800V功率MOSFET集成在单颗芯片内部,可减少外围高压开关器件和相关驱动电路,简化待机电源设计。同时芯片支持轻载降频、突发模式以及过流、过压、过温等保护功能,可兼顾待机状态下的转换效率和系统可靠性。

总结

鑫谷 CRPS3200W-12V 在核心功率链路中大量采用英飞凌器件,覆盖图腾柱 PFC、全桥 LLC、同步整流及输出控制等多个关键环节,并延伸至待机电源。

其中,CoolSiC、CoolMOS 与 OptiMOS 器件分别承担高压开关和低压大电流转换,为这款3200W服务器电源降低功率损耗、控制温升及提升功率密度提供支持。