英飞凌推业界首款针对AI数据中心HVDC架构24 kW SiC BBU参考设计
- 赖品如／台北
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英飞凌科技股份有限公司（FSE代码：IFX / OTCQX代码：IFNNY）推出新款24 kW电池备份单元（BBU）DC-DC参考设计。其专为AI数据中心的高压直流母线架构而设计，是业内首款可直接在电池组与800V直流母线之间运行的解决方案，采用了650V和1200V碳化矽（SiC）技术，在保持与现有低压BBU相同物理外形尺寸的前提下，实现了450 W/in³的功率密度以及超过99%的效率，有效解决了数据中心向更高电压直流配电转型过程中的关键基础设施瓶颈。
英飞凌资深副总裁暨电源系统IC业务线负责人Magdalene Boebel表示：「大规模AI供电需要采取系统性的方法来优化从电网连接到处理器核心的每一个供电环节。我们的24kW高压BBU参考设计，可直接在 800V直流母在线运行，树立了功率密度和效率的新标竿，为数据中心架构者提供了一个完全整合的解决方案，以满足非常严苛的AI基础设施需求。」
该参考设计基于多电平、多相非隔离架构，结合了堆叠、交错和耦合的升压（Boost）与降压（Buck）级。这种方法无需依赖飞跨电容，便能直接减小磁性元件的体积。放电回路的一个桥臂被覆用于充电，从而在整个运行范围内实现零电压开关（ZVS）。该方案最终降低了电流纹波，实现了完全整合的磁性元件以及快速的瞬态回应——随着 AI 服务器的负载波动变得更加动态且难以预测，这些特性正变得越来越关键。
该紧凑型模块的尺寸仅为112 x 88 x 118 mm，整合了24kW的主功率级和2.4kW的辅助电源。充电器和放电器模块共享EMI滤波器、电容和保护MOSFET，从而减少了总元件数量。业界领先的SiC结型闸极效应晶体管（JFET）提供了ORing和热插拔功能。透过将平面变压器与CoolSET相结合，在紧凑且具成本效率的设计空间内实现辅助开关电源（SMPS）。
该DC-DC转换级以CoolSiC MOSFET IMT65R033M2H为核心建构。该款650 V SiC MOSFET适用于高压 BBU应用中双向升降压（buck-boost ）DC-DC转换。其极低的导通损耗和开关损耗使转换效率超过99%，从而降低了机架级的热负荷。
在电网波动或断电等工况下，该元件可在高压直流母线和电池之间快速转换能量，且损耗极低，从而可靠地延长了后备供电时间。650V的击穿电压耐受力、稳定的体二极管、175 °C的结温额定值以及.XT封装技术，使其在电压尖峰、高dv/dt瞬态和持续的热循环等严苛工况下展现出极强的可靠性。
各器件间高度一致的阈值电压Vgs(th)特性简化了多相设计，并有助于实现机架级备援配置。该架构已纳入英飞凌REF_12KW_HFHD_PSU参考设计并进行了系统化说明，充分展示了IMT65R033M2H在针对机架级高压 BBU 应用的高功率DC-DC转换中的性能优势。
完整的物料清单（BOM）包含以下英飞凌组件：第二代CoolSiC MOSFET 650V（包括 IMT65R033M2H）、EiceDRIVER闸极驱动、TLE497x 电流传感器、PSOC C3系列微控制器（MCU）、用于辅助开关电源（Auxiliary Power）的CoolSET IC以及1.7kV SiC MOSFET。
其他设计特点还包括：因交流成分极低而显着降低的共模杂讯，以及完全整合的磁性元件。三块功率插卡不仅为直流正极、直流负极和中性点提供了机械连接，同时还充当了元件的承重结构，从而大幅提升整个解决方案的紧凑性。
数据中心向更高电压直流母线架构转型，主要得益于其在机架和设施层面的高效率和低输电损耗优势。BBU是这一基础设施转型中的核心部分，能够在电网异常期间持续为AI服务器供电。这款24kW高压 BBU 参考设计展示了基于SiC的DC-DC转换如何满足这一转型在密度、效率和可靠性方面的严格要求。凭藉涵盖矽（Si）、碳化矽（SiC）和氮化镓（GaN）的全面产品组合，英飞凌已实现了从电网到处理器核心全供电链的完整覆盖。
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