IMWTEK

IMWTEK UK1R5N08LF 및 인피니티 Optimos™ 5의 48V-12V DC-DC 성능 대결

1. 응용 장면과 기술 도전

최신 데이터 센터 서버 전원 공급 장치는 전송 손실을 줄이고 전력 밀도를 높이기 위해 48V 모선 아키텍처로 전환하고 있습니다.그 중 48V에서 12V로 전환하는 DC-DC 동기 정류 모듈은 MOSFET에 대한 가혹한 요구 사항을 제기하는 중요한 부분입니다.

고주파 고효율: 스위치 주파수는 500kHz를 돌파하여 전감 부피를 줄여야 하지만, 고주파는 스위치 손실을 심화시킬 수 있다.

발열 병목 현상: 전원 공급 장치 모듈이 고도로 통합되어 MOSFET는 <1cm의 공간에서 멀티플렉싱 및 온도 상승을 제어할 수 있어야 합니다.

이중화 신뢰성: 서버는 티타늄 골드 레벨(94% +) 에너지 효율 표준을 충족하고 N+1 이중화 설계를 지원해야 하며 MOSFET의 장기적인 안정성이 매우 중요합니다.

* * LFPAK (Loss-Free Package) * * 패키지는 매우 낮은 기생 감지와 양면 방열 능력으로 고밀도 전원 공급 장치의 선호도가 높습니다.

2. 제품 비교: IMWTEK UK1R5N08LF vs. 인피니티 OptiMOS™ 5 BSC080N10NS

매개변수 IMWTEK UK1R5N08LF 인피니티 BSC080N10NS 이점 분석

패키지 LFPAK 5 × 6mm LFPAK 5 × 6mm와 패키지 쌍

전압 클래스 80V 100V 80V 48V 모선 여유 요구 사항 충족

RDS(on) @10V 0.85m 0.98m 패스스루 손실 13% 감소

Qg(total) 45nC 52nC 구동 손실 15% 감소

열 저항 R × JC 1.2°C/W 1.5°C/W 결각 온도차 20% 감소

역방향 회복 전하 Qrr 18nC 25nC 사구 시간 손실 28% 감소

3. 실전 테스트: 48V-12V/100A 동기 정류 모듈 검증

테스트 플랫폼:

토폴로지: 2교차 오류 LLC 공명 변환기

스위치 주파수: 750kHz(풀로드) / 500kHz(경량)

발열 조건: 강제 공기 냉각(풍속 2m/s), 주변 온도 40°C

테스트 항목:

효율 곡선: 20%에서 100% 부하까지의 전체 시스템 효율 비교.

열 성능: MOSFET 결온 및 히트싱크 온도 경도.

병렬 균일류: 4번 병렬 시 전류의 불균형도.

테스트 결과:

효율성:

IMWTEK UK1R5N08LF：피크 효율은 98.4%(인피니티 시나리오 97.8%)로 50% 부하 시 효율 격차가 1.1%로 벌어졌다.

주요 손실 분해 (그림 1): IMWTEK의 유도 손실 (Pcond) 은 22%, 역회복 손실 (Prr) 은 35% 감소합니다.

열 성능:

IMWTEK UK1R5N08LF：결온 92 ° C(인피니티 시나리오는 105 ° C)는 더 낮은 R × JC와 구리 클립 구조 덕분이다.

열화상도 (그림 2): 인피니티 방안은 칩의 가장자리에 국부적인 열점이 나타났고 IMWTEK는 동주상호련결기술로 균일한 열방출을 실현했다.

병렬 균일 흐름:

IMWTEK UK1R5N08LF：4방향 병렬 시 전류 편차 <3% (인피니티 시나리오는 5%), LFPAK 패키지의 대칭 핀 레이아웃은 기생 매개변수 차이를 줄인다.

전류파형 (그림 3): IMWTEK의 각 채널 전류파형의 중첩도는 97% 에 달하며 경쟁품은 뚜렷한 위상차가 존재한다.

4. 설계 제안: 서버 전원에서 LFPAK의 레이아웃 최적화

고주파 케이블 연결 기술:

**"Kelvin 연결"**를 사용하여 격자선 구동 회로와 전력 회로를 분리하여 격자선 소음을 줄입니다(그림 4).

0.2mm 피치 PCB 설계를 사용하여 원극전감(Ls)을 <1nH로 제어합니다.

발열 최적화:

LFPAK 하단에서 3mm 두께의 구리 기판을 용접하면 열 저항이 0.8 ° C/W로 더 낮아집니다.

상변 열전도 재료를 사용하여 전통적인 실리콘 지방을 대체하고 인터페이스의 열저항을 40% 낮춘다.

EMI 억제:

누극에서 철산소 자기 구슬(100MHz 임피던스 1k임피던스)을 직렬로 연결하면 고주파 소음을 15dB 감소시킬 수 있다.

실측 대비 (그림 5): IMWTEK 시나리오는 30-100MHz 대역에서 EN 55032 Class B 표준을 충족하고 인피니온은 차폐 커버를 추가로 추가해야 한다.

5. 원가와 신뢰성 분석

BOM 비용:

단일 UK1R5N08LF 가격은 인피니티 BSC080N10NS보다 10% 저렴하며 효율 향상으로 발열 비용을 줄일 수 있다.

10만 대의 서버 사용량을 기준으로 연간 약 * * $200000 * * 의 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

신뢰성 검증:

고온 수명 테스트: 125 ° C 환경에서 2000 시간 실행, RDS (on) 드리프트 <1.5% 로 경쟁 제품의 3% 보다 훨씬 우수합니다.

진동 테스트: MIL-STD-810G 20G 무작위 진동을 통해 용접점이 갈라지거나 구조가 작동하지 않습니다.

6. 업계 추세와 경쟁 전략

AI 서버의 전력 소비량이 10kW를 돌파함에 따라 48V 모선 아키텍처의 전력 밀도 수요는 MOSFET를 초저RDS(on) (<0.5m 및 고주파화 (> 1MHz) 로 발전시킬 것이다.IMWTEK UK1R5N08LF는 구리 기둥 상호 연결 + LFPAK 패키지의 공정 혁신을 통해 이미 여러 최고의 ODM의 사전 연구 프로젝트에 들어갔다.