48-V-Stromverteilung
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Die Technologie zur 48-V-Wandlung entwickelt sich zu einem neuen Ökosystem für die Stromversorgung von Rechenzentren und KI-Anwendungen. Hier bietet Infineon eine komplette Systemlösung zur effizienten Stromwandlung mit branchenweit führenden Leistungsdichten bei der Abwärtswandlung von 48 V bis hin zum Point of Load (PoL).
Die 48-V-PD-Architektur von Infineon umfasst neue IBC-Abwärtswandler-Lösungen (Intermediate Bus Converter): zwei Varianten mit den Bezeichnungen HSC und ZSC für Anwendungen mit hohem Wirkungsgrad und hoher Leistungsdichte. Die auf Serienproduktion ausgerichtete 48-V-Architektur von Infineon ist für den Einsatz in Hyperscale-Rechenzentren und für KI-Server vorgesehen. Dabei ermöglicht die Optimierung von diskreten MOSFETs, Treiber- und Controller-ICs Innovation für die gesamte Stromwandlungskette.
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48-V-Stromverteilung
48 V
Der Umstieg auf 48-V-Stromschienen verringert die Leistungsverluste (I²R), wodurch IBC-Lösungen mit hohem Wirkungsgrad und hohen Leistungsdichten realisiert werden können.
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48-V-Stromverteilung
HSC-Topologie
Der HSC-Wandler (Hybrid Switching Capacitor) ermöglicht Abwärtswandlung mit hohem Wirkungsgrad. Durch Kombination von Schaltkondensatorzellen mit einer neuartigen Magnetkomponente erzielt der HSC-Wandler eine bislang unerreichte Leistungsdichte.
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48-V-Stromverteilung
ZSC
Der ZSC-Wandler (Zero-Voltage Switching Capacitor) ermöglicht lastunabhängig weiche Schalt- und Ladevorgänge. Er kann für mehrere Ausgangsspannungen konfiguriert werden.
HSC-Wandler: die Antwort von Infineon auf die Forderung nach immer höheren Leistungsdichten und Schaltfrequenzen
Die meisten heutigen Systeme sind für eine einstufige Wandlung ausgelegt und optimiert, bei der die von der Stromschiene kommenden 12 V auf die Kernspannung (Vcore) gewandelt werden. Mit der neuen 48-V-Verteilungsarchitektur besteht die Möglichkeit, die Leistungsverluste (I2R) erheblich zu verringern; dies ist allerdings mit einer Reihe von Herausforderungen verbunden. Mit der Einführung der Topologien ZSC und HSC stellt sich Infineon diesen Herausforderungen.
Mit der ZSC-Topologie wird die Busspannung von 48 V auf ungeregelte 12 V gewandelt, die über eine Stromschiene verteilt werden. ZSC nutzt für die Wandlung der Energie von einer Schiene mit höherer Spannung auf eine Schiene mit niedrigerer Spannung hauptsächlich Schalter und Kondensatoren. Ein ZSC schaltet systembedingt spannungslos, was hohe Schaltfrequenzen und eine hohe Leistungsdichte ermöglicht.
Durch die Verringerung der Platzanforderungen ist in der Nähe der digitalen Last eine hohe Schaltfrequenz bei einer niedrigeren Eingangsspannung mit Mehrphasen-Abwärtswandlung erforderlich. Zum Erzielen höherer Wandlungsverhältnisse hat Infineon einen hybriden Schaltkondensator-Wandler (HSC) entwickelt, der die Vorteile von Schaltkondensator-Wandlern mit den hohen Abwärtswandlungsverhältnissen von auf magnetischer Basis arbeitenden Komponenten kombiniert. Indem der Strom durch Kondensatoren und eine Magnetkomponente geleitet wird, können Wirkungsgrad und Leistungsdichte erheblich verbessert werden. Die Anforderung einer hohen Leistungsdichte nahe bei der digitalen Last gilt allerdings auch für 12-V-Stromschienen. Für eine solche Anwendung ist ein ZSC mit einem Wandlungsverhältnis von 2:1 aufgrund seiner äußerst großen Leistungsdichte bei hohem Wirkungsgrad eine geeignete Lösung.
