芯片案例近期通过拆解发现,英伟达DGX Spark原装240W电源内部采用英飞凌数字混合反激控制器XDPS2201D1。

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该芯片主要负责后级HFB功率转换电路的控制,通过驱动高低侧MOSFET并调节开关工作状态,实现高压母线电能向变压器次级的传递,配合同步整流电路完成高功率输出。同时,其具备高压启动、数字化控制及集成MOS驱动等特点,为提升电源转换效率和功率密度提供支持。

英伟达DGX Spark原装240W电源

英伟达DGX Spark是一款面向本地AI开发、模型推理及微调的桌面级AI超级计算机,搭载GB10 Grace Blackwell超级芯片,配备128GB统一内存,可提供最高1 PFLOP FP4 AI计算性能。

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其原装240W电源由台达电子制造,型号为ADP-240LB B,采用固定USB-C输出线设计,最高支持48V5A、240W输出,并支持PD3.2及AVS电压调节协议,为DGX Spark提供外部供电。

从拆解来看,这款电源采用PFC+HFB+同步整流架构。前级PFC电路负责功率因数校正和高压母线升压,后级HFB混合反激电路完成隔离功率转换,再配合同步整流实现高功率直流输出。

内部采用金属散热结构,并填充导热胶,兼顾功率转换效率与散热需求。

英飞凌数字混合反激控制器XDPS2201D1

在电源初级控制电路中,通过拆解发现一颗来自英飞凌的数字混合反激控制器,芯片丝印XDPS2201D1,采用 DSO-14封装,应用于HFB主功率转换部分。

英飞凌XDPS2201系列采用非对称半桥混合反激拓扑,通过高低侧MOSFET构成半桥结构,并利用变压器励磁电感与串联电容形成谐振回路。在实现隔离功率转换的同时,利用谐振特性帮助功率开关实现零电压开关,降低高频工作下的开关损耗。

相比传统反激拓扑,HFB能够利用谐振过程传递能量,减少变压器需要储存的磁化能量,有利于缩小磁性元器件尺寸。对于240W级USB-C电源而言,这种设计能够在保证功率输出的同时,为提高转换效率和功率密度创造条件。

XDPS2201系列内部集成600V高压启动电路以及高低侧MOS驱动,无需额外配置独立的高侧驱动芯片,有助于精简外围电路,减少PCB空间占用。

同时,该系列采用峰值电流模式,可根据反馈信号调节开关工作状态,改善输入及负载变化时的动态响应。同时支持多模式运行,可根据负载情况进入突发模式,以降低轻载运行损耗。

数字化配置也是其主要特点。该系列支持通过单引脚UART接口配置工作参数,包括软启动、过流保护、输出过压保护及轻载运行策略等,为不同功率等级和输出需求的电源设计提供调节空间。

总结

英伟达DGX Spark原装240W电源采用PFC+HFB+同步整流架构,其中英飞凌XDPS2201D1主要负责HFB功率转换控制,通过驱动高低侧MOSFET并调节开关工作状态,配合混合反激拓扑完成隔离功率转换。

芯片集成的高压启动、MOS驱动及数字控制等功能,有助于减少外围器件,并降低电源设计的复杂度。

对于240W级外置电源而言,如何在有限空间内控制功率损耗和发热,是设计中需要考虑的问题。这款电源利用混合反激拓扑降低开关损耗,并结合金属散热结构和导热胶改善散热条件,在满足高功率输出需求的同时,兼顾了转换效率与整机体积。