面對(duì)AI算力需求爆發(fā)式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)正面臨前所未有的挑戰(zhàn)。安森美(onsemi)推出的AI數(shù)據(jù)中心電源解決方案，直擊能效、尺寸等痛點(diǎn)，助力客戶(hù)把握數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)機(jī)遇。

框圖——AI數(shù)據(jù)中心

下方的框圖展示了安森美推薦的AI數(shù)據(jù)中心解決方案。該圖詳細(xì)說(shuō)明了AI數(shù)據(jù)中心采用的AC-DC轉(zhuǎn)換與DC-DC配電級(jí)。安森美通過(guò)整合尖端技術(shù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)，方案融合了先進(jìn)的硅基（Si）、碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）功率開(kāi)關(guān)技術(shù)，同時(shí)集成柵極驅(qū)動(dòng)器、多相控制器及48V控制器、智能功率級(jí)（SPS）模塊、智能熔絲以及負(fù)載點(diǎn)（PoL）降壓轉(zhuǎn)換器等多種元器件。該組合方案可顯著提升系統(tǒng)能效與功率密度，從而大幅縮減系統(tǒng)尺寸。

參考設(shè)計(jì)

參考設(shè)計(jì)——12kW AI云計(jì)算電源單元

安森美憑借其業(yè)界領(lǐng)先的硅（Si）和碳化硅（SiC）技術(shù)，走在推動(dòng)AI未來(lái)發(fā)展的前沿，為數(shù)據(jù)中心提供從電網(wǎng)到 GPU 的一整套電源解決方案（從 3kW 到 25-30kW HVDC）。我們的技術(shù)旨在滿(mǎn)足AI驅(qū)動(dòng)運(yùn)算帶來(lái)的激增電力需求，確保更高的效率和更低的總擁有成本（TCO）。通過(guò)專(zhuān)注于優(yōu)化能源使用和提升功率密度，我們的解決方案不僅結(jié)構(gòu)緊湊，還支持可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)。

安森美的12kW電源單元（PSU）參考設(shè)計(jì)在市場(chǎng)上脫穎而出，憑借卓越的輸出功率、先進(jìn)的技術(shù)與高能效，成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的理想解決方案。12kW 的功率輸出比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高出 50%，能夠有效滿(mǎn)足AI和云計(jì)算環(huán)境的嚴(yán)苛要求。

12 kW AI 云計(jì)算電源單元（PSU）規(guī)格

通過(guò)集成先進(jìn)的 M3S MOSFET + SiC JFET 器件，確保了卓越的性能，具備更高的開(kāi)關(guān)頻率和更強(qiáng)的熱管理能力。其轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 98%，顯著降低了能源成本和冷卻需求。

圖 1：12 kW AI 云計(jì)算電源單元參考設(shè)計(jì)

圖 2：12 kW AI 云計(jì)算電源單元原理圖

主要特性：

輸入電壓：VIN= 180 - 305 VAC

輸入頻率：FIN= 47 - 63 Hz?最大輸入電流：IIN= 68 A

輸出電壓：VOUT= 50 V

峰值效率：98 %（@ 277 VIN與 50% 負(fù)載）

總諧波失真（THD）：≤5% @ 30% 至 100% 輸出功率

保持時(shí)間：20 ms @ 滿(mǎn)載

外形尺寸：80 x 42 x 750 mm，功率密度達(dá) 75 W/in3

碳化硅 (SiC) 解決方案

碳化硅

安森美的 650V M3S EliteSiC MOSFET 憑借卓越的開(kāi)關(guān)性能和更低的器件電容，實(shí)現(xiàn)了更高的效率。這項(xiàng)前沿技術(shù)在 ORV3 電源單元（PSU）中實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 97.5% 的峰值效率。

在高速開(kāi)關(guān)頻率應(yīng)用中，憑借業(yè)界領(lǐng)先的品質(zhì)因數(shù)（Figure-of-Merit, FoM），在硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用中均表現(xiàn)出色，在 PFC（功率因數(shù)校正）級(jí)效率最高可達(dá)99.6%。此外，安森美高性能的 SiC 共源共柵（Cascode）JFET 具備高速開(kāi)關(guān)、低導(dǎo)通電阻以及與現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器兼容的優(yōu)勢(shì)，成為超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心極具吸引力的解決方案，可顯著降低系統(tǒng)成本并提供出色的能效。

650V SiC MOSFETNTBL023N065M3S

650V M3S SiC MOSFET 系列專(zhuān)為高速開(kāi)關(guān)應(yīng)用而優(yōu)化。其在 18V 柵極驅(qū)動(dòng)下表現(xiàn)最佳，在 15V 電壓下也性能出色。TOLL 封裝采用開(kāi)爾文源極（Kelvin Source）配置，減少了寄生源極電感，顯著提升了熱性能和開(kāi)關(guān)性能。

圖 3：用于AI數(shù)據(jù)中心的 650V M3S SiC MOS 封裝

圖 4：650V M3S SiC MOSFET FoM 比較

主要特性：

帶有開(kāi)爾文源極配置的TOLL封裝

卓越的品質(zhì)因數(shù)（FOM = RDS(on)* Eoss）

超低柵極電荷（QG(tot)= 69 nC）

高速開(kāi)關(guān)與低電容（Coss= 152 pF）

柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍為15V至18V

Typ. RDS(on)= 23 mΩ at Vgs= 18V

典型導(dǎo)通電阻RDS(on) = 23 mΩ(當(dāng)Vgs= 18V時(shí)）

100%雪崩測(cè)試合格

目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域：數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器電源、云系統(tǒng)、電信

750V SiC共源共柵JFET

在軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)成本與性能之間的最佳平衡；在高壓直流HVDCORing（防止反向輸入電流）應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)成本與可靠性之間的最佳平衡，同時(shí)保持與超級(jí)結(jié) FET（SJ FET）相同的驅(qū)動(dòng)兼容性。

圖 5：RDS(on)×面積 比較

主要特性：

溝槽結(jié)構(gòu)，單元間距更小

優(yōu)化的漂移區(qū)設(shè)計(jì)

更薄的襯底厚度

行業(yè)內(nèi)單位面積最低導(dǎo)通電阻（RDS(on)×面積）

目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域：AI數(shù)據(jù)中心電源、電動(dòng)汽車(chē)充電、功率因數(shù)校正（PFC）、太陽(yáng)能逆變器