Blog de la compañía Transistor MOSFET Infineon IMDQ75R de 750 V de alta robustez para aplicaciones de servidores de IA

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. suministra y recicla los MOSFET CoolSiC™ de alta fiabilidad de 750 V de la serie IMDQ75R de Infineon, adecuados para aplicaciones de servidores de inteligencia artificial.

I. Visión general de la serie IMDQ75R

La serie IMDQ75R comprende los MOSFET de carburo de silicio (SiC) de tipo trinchera CoolSiC™ de segunda generación de Infineon. Estos dispositivos de potencia industriales de 750 V de montaje superficial SMD utilizan el encapsulado Q-DPAK refrigerado por la parte superior y están diseñados para fuentes de alimentación conmutadas (PSU) de alta densidad, PFC de tótem, convertidores resonantes LLC y convertidores de bus intermedio (IBC), abordando los desafíos de diseño asociados con alta potencia, alta corriente, operación de alta frecuencia, gestión térmica rigurosa y operación ininterrumpida a largo plazo en servidores de IA. Los dispositivos han superado completamente las pruebas de fiabilidad industrial JEDEC y la verificación del 100% de la tensión de ruptura por avalancha, ofreciendo alta eficiencia, alta densidad de potencia y fiabilidad operativa a largo plazo bajo condiciones continuas de carga pesada en centros de datos que operan 24 horas al día, 7 días a la semana.

Resumen de parámetros clave

- Tensión de ruptura drenador-fuente V DSS : 750 V

- Resistencia en estado ON RDS (on): 25 mΩ típicos, 31 mΩ máximos a Tj = 25 °C

- Corriente de drenador pulsada I (D,pulse): 242 A

- Carga de puerta Q G : 49 nC

- Energía almacenada en la capacitancia de salida bajo condiciones de 500 V E OSS : 18.5 μJ

- Encapsulado: Q-DPAK (PG-HDSOP-22) de montaje superficial, refrigerado por la parte superior

- Temperatura de unión de operación: –55 °C a 175 °C

II. Parámetros eléctricos y de encapsulado principales de la serie IMDQ75R

1. Tensión de aislamiento eléctrico y fiabilidad de avalancha

Tensión nominal drenador-fuente de **750 V**, mantenida en todo el rango de temperatura de unión; el 100% de los dispositivos se han sometido a pruebas de estrés por avalancha, demostrando una fuerte resistencia a sobretensiones y picos de tensión; Tensión umbral de puerta típica de 4.5 V, combinada con una baja relación Crss/Ciss, mitiga significativamente el riesgo de conducción parásita en escenarios de conmutación de alta velocidad, lo que lo hace adecuado para las severas condiciones de interferencia electromagnética asociadas con diseños de placa de alta densidad en fuentes de alimentación de servidores de IA. Admite un amplio rango de tensiones de puerta negativas de –7 V a –11 V, lo que mejora aún más la inmunidad del sistema a las interferencias.

2. Excelente figura de mérito (FOM), que reduce las pérdidas generales del sistema

Basado en el proceso CoolSiC™ de trinchera de segunda generación, logra un `RDS(on)×Qfr` líder en la industria, al tiempo que ofrece excelentes valores FOM integrales para `RDS(on)×Qoss` y `RDS(on)×QG`; la energía almacenada en la capacitancia de salida (Eoss) y la carga de puerta (Qg) se han optimizado significativamente. En comparación con los productos de primera generación, la velocidad de conmutación ha aumentado aproximadamente entre un 25% y un 30%, mientras que las pérdidas de conmutación se han reducido en más de un 30%. Se logra un rendimiento de alta eficiencia tanto en topologías de conmutación dura como blanda, lo que ayuda a las fuentes de alimentación de servidores de IA a operar a frecuencias más altas, reducir el tamaño de los componentes magnéticos y mejorar la densidad de potencia general. El dispositivo incorpora un diodo intrínseco SiC de alto rendimiento con una carga de recuperación inversa extremadamente baja, lo que elimina la necesidad de diodos de recuperación rápida paralelos adicionales y simplifica el diseño de los componentes periféricos de la fuente de alimentación.

3. Diseño térmico y capacidad operativa a largo plazo

Utilizando el proceso propietario de montaje de chips por difusión .XT de Infineon y un encapsulado Q-DPAK refrigerado por la parte superior, el dispositivo presenta una ruta de calor corta y una excelente resistencia térmica, con un rango de temperatura de unión de operación de –55 °C a 175 °C. Puede soportar operación continua a plena carga 24/7 bajo las altas temperaturas ambiente típicas de las salas de servidores de IA. Cuando se conectan varios dispositivos en paralelo, exhiben excelentes características de reparto de corriente, cumpliendo los requisitos para diseños de expansión de fuentes de alimentación de servidores de alta potencia. El encapsulado integra un pin Kelvin independiente en el lado de la fuente de excitación, separando el circuito de potencia del circuito de excitación para reducir la inductancia parásita en el circuito y mejorar aún más la estabilidad de la conmutación de alta frecuencia.

III. Características técnicas clave de la serie IMDQ75R

1. Proceso SiC de trinchera CoolSiC™ de segunda generación, con una mejora del 20-35% en la figura de mérito (FOM) del dispositivo en comparación con la generación anterior; factores de calidad líderes en la industria para R DS(on)×Q oss y R DS(on)×Q fr, logrando una doble optimización de las pérdidas en estado ON y de conmutación._{IV. Valor de la serie IMDQ75R para aplicaciones de servidores de inteligencia artificial}Las cargas de trabajo de GPU en servidores de IA de alta potencia computacional se caracterizan por grandes corrientes de irrupción transitorias, cargas altas sostenidas, temperaturas ambiente elevadas en el gabinete y operación ininterrumpida durante todo el año. Los MOSFET y IGBT tradicionales basados en silicio sufren altas pérdidas y desafíos térmicos significativos en escenarios de alta frecuencia y alta potencia, lo que limita las mejoras en la eficiencia de la fuente de alimentación y la densidad de potencia._{4. Excelente compatibilidad de alta frecuencia, con pérdidas de conmutación mínimamente afectadas por la temperatura, lo que permite un aumento significativo de las frecuencias de operación de PFC y LLC. Esto reduce el tamaño de los componentes magnéticos como transformadores e inductores, disminuyendo así el coste de los materiales para las fuentes de alimentación de servidores y el peso total del sistema.}5. Capacidad de operación en paralelo fácil de usar, con pines de fuente de excitación independientes que suprimen el desequilibrio de corriente durante la operación en paralelo, lo que permite conectar fácilmente varios dispositivos en paralelo para cumplir los requisitos de salida de unidades de suministro de alta potencia en servidores de IA que operan a decenas de kilovatios._{IV. Valor de la serie IMDQ75R para aplicaciones de servidores de inteligencia artificial}Las cargas de trabajo de GPU en servidores de IA de alta potencia computacional se caracterizan por grandes corrientes de irrupción transitorias, cargas altas sostenidas, temperaturas ambiente elevadas en el gabinete y operación ininterrumpida durante todo el año. Los MOSFET y IGBT tradicionales basados en silicio sufren altas pérdidas y desafíos térmicos significativos en escenarios de alta frecuencia y alta potencia, lo que limita las mejoras en la eficiencia de la fuente de alimentación y la densidad de potencia._{Adecuado para sistemas de fuentes de alimentación PSU de alta densidad en servidores de computación de IA, cubriendo la etapa de conversión PFC del extremo frontal AC-DC, la conversión DC-DC resonante LLC del extremo posterior y los módulos de potencia de puente doble activo (DAB) en servidores de IA.}1. Eficiencia de conversión de potencia mejorada: Las pérdidas de conducción y conmutación extremadamente bajas reducen la generación de calor dentro de la propia fuente de alimentación del servidor, disminuyen el consumo de energía de los sistemas de refrigeración del centro de datos, mejoran las métricas PUE y cumplen los requisitos de salida continua de alta corriente en escenarios de IA de alta potencia computacional.

2. Logra miniaturización y alta densidad de potencia: Permite que la fuente de alimentación opere a frecuencias de conmutación más altas, reduciendo el tamaño de los componentes pasivos como transformadores e inductores, y facilitando la evolución de las fuentes de alimentación de servidores hacia una mayor densidad de potencia y factores de forma más pequeños.

3. Fiabilidad mejorada del sistema a largo plazo: Pruebas de avalancha al 100%, fuerte resistencia a la conducción parásita y capacidad de operar en un amplio rango de temperatura de unión permiten que el módulo haga frente a las severas fluctuaciones en las cargas de los servidores de IA y a las grandes corrientes de irrupción transitorias, reduciendo así el riesgo de fallo de la fuente de alimentación y garantizando la operación continua y estable de las cargas de trabajo computacionales.

4. Desarrollo de hardware simplificado: El diodo integrado ofrece excelentes características de recuperación inversa y un diseño amigable para el controlador, asegurando la compatibilidad con chips controladores de puerta SiC maduros y acortando el ciclo de desarrollo de proyectos de fuentes de alimentación de servidores.

V. Escenarios de aplicación típicos para la serie IMDQ75R

Fuentes de alimentación conmutadas (PSU) para servidores de inteligencia artificial / computación de IA

Convertidores de bus intermedio de corriente continua de alto voltaje (IBC) para centros de datos

Topologías de conversión de potencia PFC de tótem y resonantes LLC

Fuentes de alimentación de telecomunicaciones de gama alta y fuentes de alimentación ininterrumpidas (UPS)

Sistemas de fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) de alta potencia industrial

VI. Productos de la serie IMDQ75R de Infineon:

IMDQ75R011M2H

IMDQ75R020M2H

IMDQ75R033M2H

IMDQ75R040M2H

IMDQ75R050M2H