高功率服务器电源进入54V输出平台后,次级同步整流级不仅需要处理数十安培持续输出电流,对MOSFET的驱动速度和驱动能力也提出了更高要求。

尤其是在多颗功率MOSFET并联工作的情况下,栅极驱动器需要快速完成充放电,减少器件处于开关过渡区间的时间,从而降低开关损耗和发热。

芯片案例通过专业拆解发现,云电科技3300W碳化硅服务器电源在主变压器次级同步整流部分采用了onsemi安森美NCP81075双通道半桥栅极驱动器。

该芯片位于控制信号与同步整流MOSFET之间,负责提供最高4A的栅极充放电能力,驱动由多颗MOSFET组成的同步整流功率级,为54V/61.1A主路输出提供高速驱动支持。

安森美NCP81075驱动同步整流功率级

这款服务器电源支持100-240V交流输入以及240V直流输入,在高压输入条件下主路输出规格达到54V/61.1A,最大功率3300W,整机采用交错式PFC、全桥LLC以及同步整流架构。

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主功率经过全桥LLC和变压器完成隔离降压后,还需要由次级同步整流级将高频交流转换为稳定的54V直流输出。

拆解显示,这一级配置了24颗功率MOSFET进行同步整流,而安森美NCP81075正位于这一功率级的驱动链路中。

NCP81075是一款高性能双通道半桥MOSFET栅极驱动器,可分别驱动高侧和低侧N沟道MOSFET,拉电流和灌电流能力均达到4A,最高支持1MHz开关频率,典型传播延迟约20ns。

在这款3300W服务器电源中,NCP81075承担的核心作用,是将控制器输出的低功率控制信号转换成更强的栅极驱动电流,快速为同步整流MOSFET的栅极充电和放电,使其按照设定时序完成导通与关断。

这一作用对于多颗MOSFET组成的大功率同步整流级尤其重要。MOSFET栅极本身具有一定电荷量,当多个器件共同承担大电流整流任务时,如果栅极充放电速度不足,器件导通和关断时间就会拉长,增加开关过渡阶段的损耗,同时也可能带来更高温升。

NCP81075具备较强的4A瞬态驱动能力,可以缩短MOSFET栅极充放电时间。其在1000pF负载条件下典型上升时间约8ns、下降时间约7ns,有助于提升同步整流功率级的开关速度,使MOSFET更快进入低阻导通状态或者完成关断。

芯片还集成自举二极管,并具备高侧、低侧独立欠压锁定等功能,可简化外围驱动电路。在3300W、54V服务器电源中,这些特性可以为大规模同步整流功率级提供更加完整的驱动支持。

从整个功率链来看,NCP81075虽然并不直接承担主功率转换,但却处于控制器与功率MOSFET之间的关键位置。同步整流MOSFET能否快速、准确地完成开关动作,与栅极驱动器的输出能力和响应速度密切相关,因此其性能也会影响次级同步整流阶段的效率和温升表现。

总结

云电科技这款3300W服务器电源采用安森美NCP81075驱动54V主路同步整流功率级,通过4A拉灌电流、快速开关响应以及双通道半桥驱动能力,为多颗MOSFET组成的同步整流级提供栅极驱动。

在高功率服务器电源中,功率MOSFET负责实际的大电流转换,而栅极驱动器则决定这些器件能否快速、准确地完成开关动作。NCP81075进入3300W、54V同步整流链路,也体现出高速大电流栅极驱动在高功率电源中的重要作用。