圖說：英飛凌推出AI資料中心HVDC架構的24kWSiCBBU參考設計
英飛凌科技（Infineon）推出新款24kW電池備份單元（BBU）DC-DC參考設計。其專為AI資料中心的高壓直流母線架構而設計，是業內首款可直接在電池組與800V直流母線之間運行的解決方案，採用了650V和1200V碳化矽（SiC）技術，在保持與現有低壓BBU相同物理外形尺寸的前提下，實現了450W/in³的功率密度以及超過99%的效率，有效解決了資料中心向更高電壓直流配電轉型過程中的關鍵基礎設施瓶頸。
英飛凌資深副總裁暨電源系統IC業務線負責人MagdaleneBoebel表示：「大規模AI供電需要採取系統性的方法來優化從電網連接到處理器核心的每一個供電環節。我們的24kW高壓BBU參考設計，可直接在800V直流母線上運行，樹立了功率密度和效率的新標竿，為資料中心架構者提供了一個完全整合的解決方案，以滿足非常嚴苛的AI基礎設施需求。」
該參考設計基於多電平、多相非隔離架構，結合了堆疊、交錯和耦合的升壓（Boost）與降壓（Buck）級。這種方法無需依賴飛跨電容，便能直接減小磁性元件的體積。放電回路的一個橋臂被覆用於充電，從而在整個運行範圍內實現零電壓開關（ZVS）。該方案最終降低了電流紋波，實現了完全整合的磁性元件以及快速的瞬態回應——隨著AI伺服器的負載波動變得更加動態且難以預測，這些特性正變得越來越關鍵。
該緊湊型模組的尺寸僅為112x88x118mm，整合了24kW的主功率級和2.4kW的輔助電源。充電器和放電器模組共用EMI濾波器、電容和保護MOSFET，從而減少了總元件數量。業界領先的SiC結型閘極效應電晶體（JFET）提供了ORing和熱插拔功能。透過將平面變壓器與CoolSET結合，在緊湊且具成本效率的設計空間內實現輔助開關電源（SMPS）。
該DC-DC轉換級以CoolSiC-MOSFET-IMT65R033M2H為核心建構。該款650VSiCMOSFET適用於高壓BBU應用中雙向升降壓（buck-boost）DC-DC轉換。其極低的導通損耗和開關損耗使轉換效率超過99％，從而降低了機架級的熱負荷。在電網波動或斷電等工況下，該元件可在高壓直流母線和電池之間快速轉換能量，且損耗極低，從而可靠地延長了後備供電時間。650V的擊穿電壓耐受力、穩定的體二極體、175°C的結溫額定值以及.XT封裝技術，使其在電壓尖峰、高dv/dt瞬態和持續的熱迴圈等嚴苛工況下展現出極強的可靠性。各器件間高度一致的閾值電壓Vgs（th）特性簡化了多相設計，並有助於實現機架級備援配置。該架構已納入英飛凌REF_12KW_HFHD_PSU參考設計並進行了系統化說明，充分展示了IMT65R033M2H在針對機架級高壓BBU應用的高功率DC-DC轉換中的性能優勢。
完整的物料清單（BOM）包含以下英飛凌組件：第二代CoolSiC-MOSFET-650V（包括IMT65R033M2H）、EiceDRIVER閘極驅動、TLE497x電流感測器、PSOC-C3系列微控制器（MCU）、用於輔助開關電源（Auxiliary-Power）的CoolSET-IC以及1.7kVSiCMOSFET。
其他設計特點還包括：因交流成分極低而顯著降低的共模雜訊，以及完全整合的磁性元件。三塊功率插卡不僅為直流正極、直流負極和中性點提供了機械連接，同時還充當了元件的承重結構，從而大幅提升整個解決方案的緊湊性。
資料中心向更高電壓直流母線架構轉型，主要得益於其在機架和設施層面的高效率和低輸電損耗優勢。BBU是這一基礎設施轉型中的核心部分，能夠在電網異常期間持續為AI伺服器供電。這款24kW高壓BBU參考設計展示了基於SiC的DC-DC轉換如何滿足這一轉型在密度、效率和可靠性方面的嚴格要求。憑藉涵蓋矽（Si）、碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）的全面產品組合，英飛凌已實現了從電網到處理器核心全供電鏈的完整覆蓋。
