[中国芯声] Kyber 机架 800V→50V 电源架 110kW 全碳化硅设计方案

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yangqiansic 发表于 2026-9-16 06:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
Kyber 机架 800V→50V 电源架 110kW 全碳化硅设计方案

倾佳电子副总 杨茜

一、位置:Kyber 机柜里唯一的碳化硅战场

Vera Rubin Ultra 的 Kyber 机柜 600kW,800V 直流进柜,柜内电源架把 800V 变成 50V 母排送给计算托盘。英伟达把电源架定义为 800V 侧的"直流架",不再有 PFC,这一级是柜内唯一还在 800V 上做功率变换的设备,也是柜内唯一用得上碳化硅的地方。50V 以下的托盘变换归硅和氮化镓,倾佳只供互连。

单架 110kW,600kW 机柜装六架,N+1 装七架,柜高占 7×2U。

二、拓扑:六模块 LLC-DCX,固定 16:1,不调压

每架六个 20kW 模块并联,每模块一个全桥 LLC 谐振变换器工作在谐振点,变比 16:1,800V 进 50V 出,不闭环调压。50V 母排电压随 800V 母线在 46~52V 之间浮动,托盘 VRM 输入范围本来就是 40~60V,不需要电源架调压。放弃调压换来三样东西:原边全程零电压开关,副边同步整流全程零电流关断,开关频率定死 250kHz 让平面变压器能做到 1.2kW/in³。

六模块错相 60°,输出电容只要 6 只 470μF 固态铝,架级输出纹波 1%。

三、器件

原边全桥用倾佳杨茜代理的 1200V/20mΩ 碳化硅 MOSFET,TO-247-4 开尔文封装,四只成桥。20kW 模块原边电流有效值 31A,导通损耗 31²×20mΩ×1.3=25W,谐振点软开关,开关损耗按 Coss 充放电算 4W,单管 29W,四管 116W。选 20mΩ 而不是现有 35mΩ 是倒推的:35mΩ 单管 47W,四管 190W,模块效率从 98.6% 掉到 98.0%,六模块架级多 400W 热,2U 风道带不走,必须液冷;20mΩ 让电源架留在风冷线内,这是 20mΩ 档存在的全部理由。

热插拔前端用倾佳杨茜代理的 1200V/6mΩ 碳化硅 MOSFET 两只共源反串联做 ORing 与热插拔开关,正向压降 30A 时 0.36V,比二极管 ORing 少 20W;反向阻断保证一个模块短路时不把 800V 母线拉塌。

副边 50V 同步整流用硅 MOSFET,不在倾佳供货范围,明写。

驱动用倾佳杨茜代理的全桥四通道即插即用驱动板,250kHz 下传播延时偏差 ≤10ns,这个数字决定四管死区能不能压到 80ns,死区多 20ns 谐振腔环流多 3%。

四、效率与热

模块损耗:原边 116W,变压器 60W,副边同步整流 70W,热插拔与滤波 20W,合计 266W,效率 98.67%。架级 110kW 损耗 1.6kW,2U 前后风道 60CFM 带走,进风 35℃ 出风 55℃。Kyber 机柜液冷托盘、风冷电源架,这是英伟达的分工,别硬上液冷。

五、互连

架后 800V 输入用安费诺 EXCEL|MATE HVSL 800V 直流盲插连接器,单极 150A 档两组;50V 输出用安费诺大电流盲插母排接口 2500A 档;架前不出任何 800V 端子,维护人员摸不到高压。

六、做不到什么

它不调压,800V 母线跌到 700V 以下时 50V 母排掉到 44V,托盘 VRM 要自己扛;它不双向,托盘减载时的能量退不回 800V 母线,那是 05 篇超容缓冲架的活;它的六模块热插拔只保证 N+1,两模块同时坏架级降到 80kW,机柜靠七架里的备份架补。

倾佳副总杨茜-力推器件方案


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