サーバー用高効率電源のリファレンスデザイン
消費電力の削減が求められるデータセンターのサーバーに適した1Uサイズの出力DC 12 V 最大1.6 kW 電源の新規リファレンスデザインをご紹介します。
近年データセンターで消費される電力が増大しており、その消費電力を抑制するため、サーバー用電源には、効率向上、損失低減が強く求められています。当社最新のパワーデバイス、デジタルアイソレーター等を搭載し、従来リファレンスデザインと比べ効率向上を実現したサーバー用電源のリファレンスデザインを開発しました。リファレンスデザインとして、回路図、基板パターンなどの設計情報を公開しています。
特長
- 当社最新のパワーデバイス、デジタルアイソレーター搭載による高効率化
従来デザインに比べ効率向上を実現
- サーバー用電源に要求される機能を1Uサイズに実装
PFC、DC-DCコンバーター、出力ORing回路、内部制御回路用補助電源を搭載
- 編集可能な設計情報 (EDAツール用データ) 、基板加工データを提供
全く同じ電源を製造することも、EDAツール上で編集加工することで、仕様に応じた電源に作り変えることも可能
効率特性
データセンターの規模拡大と設置サーバー台数の増加に伴う消費電力増大への対策が重要となっています。
消費電力にはサーバー用電源ユニットの変換効率が大きく影響するため、高効率化が求められています。
このような動向の中、本リファレンスデザインでは既存の同等仕様リファレンスデザインと比べ全負荷領域で効率が向上し、AC 230 V入力時に、95.4 % (出力: 0.8 kW) 、93.4 % (出力: 1.6 kW) を実現し、消費電力低減が期待できます。
ブロック図
既存1.6 kWサーバー用電源と同一トポロジーを採用し、セミブリッジレスPFC、フェイズシフトフルブリッジコンバーター、出力ORing回路で構成されています。
使用東芝製品
パワーMOSFET TK125N60Z1 (開発中)
高速スイッチング特性を有しPFC動作に適したMOSFET
- 電圧定格: 600 V
- ドレイン電流: 20 A (Max)
- オン抵抗: 0.105 Ω (Typ.) @VGS = 10 V
- ゲート入力電荷量: 28 nC (Typ.) @VGS = 10 V
パワーMOSFET TK095N65Z5
高速ダイオード搭載でブリッジ動作に適したMOSFET
- 電圧定格: 650 V
- ドレイン電流: 29 A (Max)
- オン抵抗: 0.079 Ω (Typ.) @VGS = 10 V
- ゲート入力電荷量: 50 nC (Typ.) @VGS = 10 V
- 逆回復時間: 115 ns (Typ.)
パワーMOSFET TPH2R408QM
セル構造の最適化により低オン抵抗と低出力電荷量を両立
- 電圧定格: 80 V
- ドレイン電流: 120 A (Max)
- オン抵抗: 1.9 mΩ (Typ.) @VGS = 10 V
- 出力電荷量: 90 nC (Typ.) @VDS = 40 V
パワーMOSFET TPHR6503PL1
低オン抵抗で動作時の損失低減に貢献
- 電圧定格: 30 V
- ドレイン電流: 150 A (Max)
- オン抵抗: 0.41 mΩ (Typ.) @VGS = 10 V
SiCショットキーバリアダイオード TRS6E65H
順電圧と総電荷量のトレードオフを改善した第三世代品
- 電圧定格: 650 V
- 直流順電流: 6 A (Max)
- 順電圧: 1.2 V (Typ.) @IF = 6 A
- 総電荷量: 17 nC (Typ.) @VR = 400 V
デジタルアイソレーター DCL540C01
磁気結合構造を用いた4チャネルのデジタル・アイソレーター
- 伝搬遅延時間: 10.9 ns (Typ.)
- チャネル間伝搬遅延差: 3.2 ns (Max)
- 高CMTI: 100 kV/μs (Min)
- 電源電圧: 2.25～5.5 V
リファレンスデザイン概要
単相AC 100 V系、200 V系を入力とし、DC 12 Vを出力する、最大で1.6 kW出力可能なAC-DC電源です。基板サイズ307 mm × 135 mm、サーバーの1Uラックに配置可能な高さ43 mmで実現しています。
- 入力電圧: AC 90～264 V
- 出力電圧: DC 12 V
- 出力電力: 0.8 kW (100 V系入力時)、1.6 kW (200 V系入力時)
- 高さ: 43 mm (ベース板金、天板含む)
