MOS管在服务器电源中的应用_产品相关_广东凌讯微电子有限公司

1.产品定义

服务器电源是专为数据中心、云计算中心、企业服务器等关键设备设计的高可靠性电源模块，其核心目标是确保服务器在高负载、长时间运行、复杂环境下的稳定供电。与普通电源（如PC电源）相比，服务器电源在性能、冗余性、效率和容错能力等方面有显著差异。

2.服务器电源的功能及优势

（1）高可靠供电（99.999%可用性）：冗余与容错设计，采用N+1或2N冗余架构，通过多电源模块并联实现毫秒级无缝切换（<200μs），确保关键负载（如AI GPU集群）零宕机。

（2）高效能转换（96%+钛金效率）：通过多级拓扑优化，前级PFC（99%效率）+LLC谐振（ZVS/ZCS）+同步整流，整机效率突破96%。

（3）智能化管理（数字可编程控制）：实时监控与调优，监控电压/电流/温度，动态调整开关频率（50kHz-1MHz）和驱动强度，平衡效率与EMI。并能基于MOSFET结温（Tj）和老化模型（如Rds(on)漂移率），提前预警器件失效，降低非计划停机风险。

3.服务器电源原理图

4.MOS管在服务器电源中的作用

MOSFET在服务器电源中扮演关键角色，其高频开关特性、高效能及低损耗特性使其成为现代电源设计的核心元件。以下是MOS在服务器电源中的典型应用拓扑和作用：

(1) AC-DC功率转换①PFC（功率因数校正）电路：在整流环节中，MOSFET用于升压型PFC拓扑（如Boost电路），通过高频开关（通常50kHz-200kHz）修正输入电流波形，将功率因数提升至0.95以上，降低谐波污染。

(2) MOSFET在LLC中的核心作用
①初级侧：实现零电压开关（ZVS），LLC通过谐振腔的电流相位滞后，使初级侧MOSFET在电压为零时导通（ZVS），消除开关损耗（Coss充放电损耗）。利用MOSFET体二极管的反向导通特性，在死区时间内维持谐振电流，确保ZVS实现。
②次级侧同步整流技术：在次级侧整流中，MOSFET替代传统二极管（如LLC谐振拓扑），利用体二极管反向恢复时间短的优势，降低导通损耗（Rdson可低至1mΩ级），提升整机效率至钛金级（96%+）。

(3) DC-DC电压调节①多相Buck转换器：服务器CPU/GPU供电需高达数百安培电流，多相并联MOSFET阵列（如8-16相）通过交错开关降低纹波，配合MOS实现快速动态响应（μs级）。
②负载点（PoL）电源:12V转1.8V等低压大电流场景，使用低Qg（栅极电荷）MOSFET优化开关损耗，支持MHz级开关频率以缩小电感体积。
(4) 电源管理与保护①热插拔控制（Hot Swap）：MOSFET串联在冗余电源输入路径，通过软启动限制浪涌电流。
②OVP/OCP保护：快速关断MOSFET（响应时间<100ns）实现过压/过流保护，避免后端负载损坏。