氮化镓碳化硅双料方案设计,4400W服务器电源拆解
前言
本期拆解带来的是一款4400W服务器电源的拆解,为ATS PSU,内置继电器,实现双路电源自动切换。电源支持200-277V交流输入,额定输出电压51.5V,输出电流85.4A,待机电源输出电压12V,输出电流0.84A。
电源采用交错图腾柱PFC+半桥LLC+同步整流架构,使用恩智浦和微芯科技控制器,搭配使用英飞凌氮化镓开关管和碳化硅二极管。下面服务器电源网就带来这款电源的拆解,一起看看内部的方案和用料。
4400W服务器电源外观

服务器电源为长条形造型,采用镀锌钢板外壳,机身正面粘贴标签。

外侧设有散热风扇和接地弹片。

电源机身标签特写
型号:AMZ-S-4400ADH00
输入:200-208V ~ 20A,50/60Hz
输出:+51.5V ⎓ 71.8A,+12VSB ⎓ 0.84A
200-208V AC输入,总输出不超过3700W
输入:208-220V ~ 20A,50/60Hz
输出:+51.5V ⎓ 73.8A,+12VSB ⎓ 0.84A
208-220V AC输入,总输出不超过3800W
输入:220-230V ~ 20A,50/60Hz
输出:+51.5V ⎓ 79.6A,+12VSB ⎓ 0.84A
220-230V AC输入,总输出不超过4100W
输入:230-240V ~ 20A,50/60Hz
输出:+51.5V ⎓ 81.6A,+12VSB ⎓ 0.84A
230-240V AC输入,总输出不超过4200W
输入:240-277V ~ 20A,50/60Hz
输出:+51.5V ⎓ 85.4A,+12VSB ⎓ 0.84A
240-277V AC输入,总输出不超过4400W

电源侧面设有锁定卡扣和接地弹片。

背面对应风扇位置同样为镂空设计。

电源外侧设有散热孔,安装提手和指示灯。

指示灯指示两路电源输入,直流输出和告警信息。

输出端设有金手指连接器。

测得服务器电源机身长度约为825mm。

测得服务器电源机身宽度约为85.2mm。

测得服务器电源机身厚度约为40mm。

测得服务器电源重量约为4.3kg。
4400W服务器电源拆解
看完了这款服务器电源的外观展示,下面就进行拆解,一起看看内部的方案和用料。

首先拧下固定螺丝,拆开电源外壳,壳体内部粘贴麦拉片绝缘。

电源尾部设有连接小板,并设有LLC变压器和谐振电感等元件。

中间位置两块PCB通过螺丝连接。

头部设有输入导线,散热风扇和指示灯小板。

指示灯小板通过螺丝固定。

散热风扇通过插接件连接,高压滤波电容外套热缩管绝缘。

拧下固定螺丝,从壳体中取出PCBA模块,侧面控制小板之间通过排线连接。

输入端小板正面设有压敏电阻,保险丝和Y电容,底部焊接连接导线。

小板背面设有排线插座。

蓝色Y电容来自华新科,料号AH102M。

另外两颗Y电容特写。

共设有4颗蓝色Y电容。

保险丝外套热缩管绝缘,规格为25A/420V。

压敏电阻外套热缩管绝缘,料号TVR10561,用于吸收过压浪涌。

连接导线焊接连接到PCBA模块。

PFC模块正面一览,左侧为交流输入端,设有共模电感,继电器,安规X2电容,高压滤波电容,辅助电源小板。右侧设有散热片,PFC电感,下方设有PFC开关管小板,右端设有高压滤波电容和连接端子,底部设有长条控制小板。

PFC模块背面设有电流采样芯片,二极管和驱动器等元件。

侧面辅助电源和长条控制小板特写。

另一侧高压滤波电容,PFC电感,整流管和继电器特写。

焊接拆下高压滤波电容,辅助电源小板,控制小板,PFC开关管,继续进行拆解。

交流输入端设有蓝色Y电容和共模电感。

蓝色Y电容来自华新科,料号AH222M。

另一侧两颗Y电容料号相同。

共模电感采用漆包线绕制,底部设有电木板绝缘。

另一颗共模电感设计相同。

继电器来自松川,型号110BE-1AH2-F-C,内置一组常开触点,触点容量32A,线圈电压12V。

另一组继电器型号相同,两组继电器用于两路供电输入切换。

安规X2电容来自基美,规格为2.2μF。

两侧设有两颗Y电容,来自华新科,料号AH222M。

另一颗Y电容型号相同。

共模电感采用漆包线绕制,底部设有电木板绝缘。

安规X2电容来自华容,规格为1μF。

Y电容来自华新科,料号AH222M。

另一颗Y电容型号相同。

Y电容料号AH472M。

压敏电阻料号TVR10561。

色环电阻特写。

滤波电感采用漆包线绕制,底部设有电木板绝缘。

安规X2电容规格为2.2μF。

安规X2电容规格为1μF。

两颗热敏电阻丝印TKS PI 500。

电流检测芯片来自埃戈罗,料号ACS725T,采用16-pin SOICW封装。

PFC开关管设置在独立小板上。

小板另一面设有散热片。

散热片设有热敏电阻检测温度。

小板一面设有隔离变压器,驱动器和电流互感器。

另一面设有两组共4颗氮化镓开关管。

氮化镓开关管来自英飞凌,丝印60R070D1,型号IGOT60R070D1,为600V耐压的CoolGaN系列,增强型常关器件,耐压600V,导阻70mΩ,支持超快速开关,无反向恢复电荷,具有反向传导能力,为顶部散热设计,采用DSO-20-87封装,现已停产。

另一颗氮化镓开关管型号相同。

另一组两颗氮化镓开关管型号相同。

共4颗氮化镓开关管型号相同。

驱动器来自英飞凌,丝印1I60N12A,型号1EDI60N12AF,为单通道隔离驱动器,隔离电压1200V,支持10A峰值电流输出,具备独立的轨对轨输出。输入支持3-15V供电电压,输出端支持40V供电电压,采用DSO-8封装。

另一侧两颗驱动器型号相同。

贴片电流互感器用于检测氮化镓开关管电流,共设有4颗对应4个氮化镓开关管。

稳压芯片丝印0P218,采用SOT89封装。

驱动器来自德州仪器,丝印517A,型号UCC27517A,是一颗具有负输入电压能力的单通道高速低侧栅极驱动器,具有4A峰值电流能力,兼容TTL和CMOS电压,支持4.5-18V供电电压范围,采用SOT-23封装。

另一颗驱动器型号相同。

隔离变压器用于为隔离驱动器供电。

另一颗隔离变压器特写。

二极管来自英飞凌,丝印D1265C5,型号IDL12G65C5,为碳化硅肖特基二极管,规格为650V 12A,采用Thin-PAK 8*8封装。

另外两颗碳化硅二极管型号相同。

PFC开关管来自英飞凌,丝印60R022S7,型号IPP60R022S7,为CoolMOS S7系列,NMOS,耐压600V,导阻22mΩ,采用TO-220封装。

开关管设有散热片散热。

共设有4颗同型号的开关管。

第4颗开关管特写。

PFC电感采用利兹线绕制,缠绕高温胶带绝缘,磁芯底部设有塑料壳体绝缘。

二极管来自台半,型号S8KC,规格为800V 8A,采用SMC封装。

电源芯片来自德州仪器,型号UC2843A,是一颗电流模式PWM控制器,采用SOIC8封装。

电感采用漆包线绕制,底部设有电木板绝缘,并打胶固定。

开关管来自英飞凌,丝印65C7045,型号IPZ65R045C7,为CoolMOS C7系列,规格为700V 45mΩ,采用TO 247-4封装。

散热片背面设有科锐碳化硅二极管,型号C6D10065A,为第六代碳化硅肖特基二极管,规格为650V 10A,采用TO220-2封装。

反馈光耦来自威世,型号VOL617A-3X001T,用于电压反馈。

开关管来自英飞凌,丝印65C7095,型号IPP65R095C7,为CoolMOS C7系列,NMOS,耐压700V,导阻95mΩ,采用TO 220封装。

滤波电容来自丰宾,为UJ系列电解电容,规格为940μF450V。

滤波电容来自江海,为CD29C电解电容,规格为450V680μF。

滤波电容来自江海,为CD294电解电容,规格为475V560μF。

隔离变压器采用绝缘线绕制。

滤波电容来自丰宾,规格为1000μF50V。

两颗滤波电容规格为220μF35V。

运放来自德州仪器,丝印9C1G,型号TS321,为单路运算放大器,支持30V工作电压,采用SOT-23封装。

驱动器采用德州仪器UCC27517A。

驱动器来自英飞凌,型号2EDN7524F,是一颗双路低侧驱动器,内置两个独立的驱动器,支持5A输出电流,适用于MOS和GaN应用,采用DSO-8封装。

开关管来自英飞凌,丝印60S2K1,型号IPN60R2K1CE,NMOS,耐压650V,导阻2.1Ω,采用SOT223封装。

开关管来自达尔,型号DMP6185SE,PMOS,耐压-60V,导阻150mΩ,采用SOT223封装。

另一颗开关管型号相同。

两颗开关管来自意法半导体,型号STN1HNK60,NMOS,耐压600V,导阻7.3Ω,采用SOT-223封装。

继电器来自宏发,型号HF32FV-16/12-HLTF,为超小型大功率继电器,内置一组常开触点,触点容量为16A 250VAC,线圈为灵敏型,电压为12V。

热敏电阻来自TDK,丝印C750,用于电流抑制。

另一颗热敏电阻丝印相同。

两块辅助电源小板完全相同,对应两路交流输入,选取一块进行介绍。

小板正面设有安规X2电容,整流桥,热敏电阻,高压滤波电容,电源主控芯片,右侧设有变压器,光耦,运放,二极管和滤波电容。

小板背面设有保险丝,运放和反馈光耦。

交流输入端贴片保险丝特写。

安规X2电容来自厦门法拉电子,规格为0.1μF。

整流桥来自台半,型号ABS10,规格为1000V 1A,采用ABS封装。

热敏电阻丝印SCK 20X3。

高压滤波电容来自艾华,规格为500V8.2μF。

辅助电源芯片来自英飞凌,型号ICE2QR2280G-1,芯片内部集成800V开关管,宽电压输入下支持30W输出功率,采用DSO-12封装。

运放来自德州仪器,丝印M3P,型号LM258A,是一颗标准双路运算放大器,支持30V工作电压,采用VSSOP8封装。

运放采用德州仪器TS321。

变压器严密缠绕胶带绝缘。

光耦来自威世,型号IL300。

光耦来自威世,型号VOL617A-3X001T。

光耦来自光宝,型号LTV-1008。

整流管来自达尔,丝印B5150,型号FB5150,为肖特基二极管,规格为150V 5A,采用F3-D封装。

滤波电容来自贵弥功,为PXJ系列导电性高分子固体铝电解电容器,规格为270μF16V。

二极管来自达尔,型号B340A,为肖特基二极管,规格为40V 3A,采用SMA封装。

运放采用德州仪器TS321。

长条控制小板外侧设有MCU,存储器,驱动器和降压芯片。

内侧设有降压芯片和存储器。

PFC控制器来自恩智浦,型号MC56F83763VLH,芯片内部集成32位56800EX内核,主频为100MHz,集成128KB FLASH和48KB SRAM,集成32KB ROM,支持2.7-3.6V工作电压,具备QSCI和QSPI接口,采用LQFP64封装。

存储器来自华邦,型号W25X20CLSNIG,容量为256KB,支持2.3-3.6V工作电压,采用8-pin SOIC封装。

驱动器来自德州仪器,丝印SBA,型号UCC27524,是一颗具有负输入电压能力的双通道5A高速低侧栅极驱动器,兼容TTL和CMOS电压,支持4.5-18V供电电压范围,采用HVSSOP-8封装。

MCU来自恩智浦,型号MC56F84763V,芯片内部集成32位56800EX内核,主频为100MHz,集成128KB FLASH和24KB SRAM,集成32KB ROM,支持2.7-3.6V工作电压,具备QSPI,QSCI,CAN,I2C接口,采用LQFP64封装。

芯片外置8.0000MHz时钟晶振特写。

存储器来自安森美,型号CAV25M01,是一颗汽车级存储器,容量为128KB,支持2.5-5.5V工作电压,采用8 lead SOIC封装。

另一颗存储器采用华邦W25X20CLSNIG。

电压比较器来自安森美,丝印4A,型号NCS2250,为高速轨对轨比较器,支持1.8-5.5V工作电压,采用TSOP-5封装。

另一颗比较器型号相同。

设有4颗同型号的比较器。

运放采用德州仪器LM258A。

升压芯片来自德州仪器,丝印BZS,型号TPS61170,是一颗1.2A开关的高压升压转换器,开关频率1.2MHz,支持3-18V输入电压范围,最高输出电压38V,采用VSON6封装。

二极管来自安世半导体,丝印A4,型号PMEG6020EPA,为低压降肖特基二极管,规格为60V 2A,采用DFN2020-3封装。

降压芯片来自AOS万国半导体,丝印BN,型号AOZ1282CI,支持4.5-36V输入电压,芯片内部集成开关管,支持1.2A连续输出电流,开关频率450kHz,具备逐周期电流限制,短路保护和过热关闭,采用SOT23-6L封装。

47μH降压电感特写。

另一颗降压芯片型号相同。

47μH降压电感特写。

三极管来自达尔,型号2DA1797,为PNP三极管,规格为50V-3A,采用SOT89封装。

稳压芯片丝印0P218。

输出端设有连接端子和滤波电容。

LLC模块正面焊接高压滤波电容,待机电源变压器,滤波电解电容。中间焊接薄膜滤波电容,开关管,谐振电容,谐振电感,LLC变压器,右侧设有输出滤波电容和输出控制管,底部设有控制小板。

小板背面设有待机电源芯片,同步降压控制器,同步降压开关管,隔离驱动器,同步整流管和输出控制管。

侧面设有变压器和谐振电感。

另一侧设有待机电源和控制小板。

拆下高压滤波电容,谐振电容小板,谐振电感和变压器,控制小板,继续进行拆解。

滤波电容来自江海,为CD294系列电解电容,规格为475V560μF。

薄膜滤波电容来自厦门法拉电子,规格为2.2μF630V。

滤波电容来自万裕,规格为470μF16V。

LLC开关管来自英飞凌,丝印60R031F7,型号IPW60R031CFD7,为CoolMOS CFD7系列,NMOS,耐压650V,导阻31mΩ,采用TO 247-3封装。

散热片两面均设有LLC开关管,散热片边缘粘贴热敏电阻检测温度。

驱动器来自德州仪器,型号UCC21540,为增强型隔离式双通道栅极驱动器,可配置为两个低侧驱动器,两个高侧驱动器或半桥驱动器,具备4A拉电流和6A灌电流输出,支持GaN,IGBT和MOS应用,采用SOICDWK16封装。

谐振电容焊接在垂直小板上。

小板背面焊接铜条增强载流。

谐振电感使用高温胶带严密缠绕绝缘。

变压器磁芯也缠绕胶带绝缘,谐振电感和变压器均使用利兹线绕制,底部设有塑料板绝缘。

谐振电感中间设有滤波电容,来自贵弥功,规格为220μF16V。

驱动器来自纳芯微电子,型号NSI6602,是一颗高可靠性隔离式双通道栅极驱动器,具备19ns传播延迟和5ns最大延迟匹配,具备4A拉电流能力和6A灌电流能力,具备5700Vrms隔离能力,具备高dv/dt抗扰度,适用于隔离电源应用,适用于逆变器应用,电机驱动和新能源汽车充电,采用SOP16封装。

纳芯微电子 NSI6602 资料信息。

另一侧还设有两颗同型号的驱动器。

同步整流管来自威世,丝印R580,型号SiR580DP,NMOS,耐压80V,导阻2.7mΩ,采用PowerPAK SO-8封装。

3颗同步整流管型号相同。

另一组同步整流管型号相同。

3颗同步整流管型号相同。

对应变压器底部设有12颗同型号的同步整流管。

输出端设有滤波电容和滤波电感,还设有输出控制管。

滤波电容来自江海,为CD285系列电解电容。

规格为63V820μF,电容底部打胶加固。

另一侧两颗电容规格相同。

滤波电感特写。

滤波电容来自丰宾,规格为100μF63V。

输出控制管采用威世SiR580DP,使用4颗并联,下方设有电流取样电阻。

背面设有4颗同型号的输出控制管,全部为并联连接。

待机电源芯片来自恩智浦,型号TEA19361T,支持QR和DCM运行模式,支持宽输出范围,内部集成高压启动,具备快速瞬态响应,集成软启动功能,采用SO10封装。

滤波电容来自红宝石,规格为35V100μF。

开关管采用达尔DMP6185SE。

待机电源开关管来自东芝,型号TK7A90E,NMOS,耐压900V,导阻1.6Ω,采用TO-220SIS封装。

待机电源变压器特写。

光耦来自威世,型号VOL617A-3X001T,用于输出电压反馈。

同步整流控制器来自恩智浦,型号TEA1993TS,支持反激应用,内置自适应栅极驱动,支持标准和逻辑电压同步整流管,支持USB DC快充应用,支持欠压锁定,支持有源栅极下拉,采用TSOP6封装。

同步整流管来自东芝,型号TPH8R80ANH,NMOS,耐压100V,导阻7.4mΩ,采用SOP Advance封装。

滤波电容来自江海,型号CD284L。

规格为16V1000μF。

输出控制管来自AOS万国半导体,型号AO4407,PMOS,耐压-30V,导阻9.5mΩ,采用SOIC-8封装。

AOS万国半导体 AO4407 资料信息。

开关管采用达尔DMP6185SE。

二极管来自达尔,丝印S10U45S,型号SBR10U45SP5,规格为45V10A,采用PowerDI5封装。

同步降压控制器来自芯源系统,型号MP9928,支持4-60V输入电压,内部集成双NMOS驱动器,开关频率可编程,具备高精度过热保护,采用QFN-20封装。

同步降压开关管来自AOS万国半导体,型号AONS66923,NMOS,耐压100V,导阻9mΩ,支持逻辑电平驱动,具备出色的FOM,适用于高频开关和同步整流应用,采用DFN5*6封装。

AOS万国半导体 AONS66923 资料信息。

贴片保险丝用于过流保护。

4.7μH降压电感特写。

滤波电容规格为220μF16V。

二极管采用达尔SBR10U45SP5。

另一颗二极管型号相同。

电流检测芯片来自德州仪器,丝印2B9C,型号INA281,是一颗-4V-110V输入电压的高精度电流检测放大器,带宽达1.3MHz,采用SOT-23封装。

三极管丝印BCX53-16U。

二极管采用台半S8KC。

开关管来自达尔,型号ZXMP10A18,PMOS,耐压-100V,导阻150mΩ,采用SOT223封装。

滤波电容规格为220μF16V。

控制小板外侧一览,左侧设有隔离芯片和光耦,LLC控制器,右侧设有二极管和排线插座。

另一面设有开关管,运放,CAN收发器和排线插座。

LLC控制器来自微芯科技,型号dsPIC33CH512MP508,是一颗具有高分辨率PWM和CAN FD的双核16位数字信号控制器,主内核具有512KB FLASH和48KB RAM,从内核具有72KB FLASH和16KB RAM,具备ADC和DAC以及PGA模块,具备UART模块,SPI/I2S模块,CAN FD模块和I2C模块,采用TQFP-80封装。

8.0000MHz时钟晶振特写。

芯片外置的存储器特写。

运放来自安森美,型号MC33272A,为单电源双运放,具备低输入偏移电压,采用SOIC-8封装。

丝印AABG2 41K19的芯片特写。

运放采用德州仪器TS321。

隔离通信芯片来自德州仪器,型号ISO1042,是一颗具有70V总线故障保护功能和灵活数据速率的隔离式CAN收发器,具备5000Vrms隔离能力,采用SOICDWV8封装。

隔离通信芯片来自思佳迅,型号Si8662BD,为低功耗6通道数字隔离器,具备4个正向通道和2个反向通道,支持150Mbps传输速率,采用16-Pin QSOP封装。

光耦采用光宝LTV-1008。

隔离通信芯片采用德州仪器ISO1042。

降压芯片采用万国半导体AOZ1282CI。

搭配使用的47μH降压电感特写。

稳压芯片丝印0P218。

二极管来自强茂,型号SK56L,规格为60V 5A,采用SMC封装。

运放来自意法半导体,丝印K117,型号TSX561A,为微功耗单运放,支持3-16V工作电压,采用SOT23-5封装。

另一颗运放型号相同。

开关管采用AOS万国半导体AO4407。

电流检测芯片来自德州仪器,丝印SEB,型号INA199,是一颗26V双向电流感应放大器,采用SC-70封装。

运放采用德州仪器LM258A。

散热风扇通过螺丝和支架固定。

散热风扇来自台达,型号PFB0412EN-E,规格为12V 4A,中国制造。

全部拆解一览,来张全家福。
服务器电源网拆解总结

最后附上4400W服务器电源的核心物料清单,方便大家查阅。
这款服务器电源为ATS PSU,内置继电器,实现双路电源自动切换。电源支持200-277V交流输入,额定输出电压51.5V,输出电流85.4A,待机电源输出电压12V,输出电流0.84A。电源内置散热风扇,从外侧吸入空气,经过电源内部,从内侧连接器处吹出散热。
服务器电源网通过拆解了解到,这款电源采用交错图腾柱PFC+半桥LLC+同步整流架构,使用恩智浦MC56F83763VLH用于PFC控制,搭配使用英飞凌IGOT60R070D1氮化镓开关管和IPP60R022S7开关管,配合使用IDL12G65C5碳化硅二极管。
半桥LLC使用微芯科技dsPIC33CH512MP508控制器,使用英飞凌IPW60R031CFD7开关管,通过德州仪器UCC21540进行驱动。同步整流使用威世SiR580DP开关管,使用纳芯微电子NSI6602进行驱动。
辅助电源使用英飞凌ICE2QR2280G-1主控芯片,待机电源芯片采用恩智浦TEA19361T,使用TEA1993TS同步整流控制器。电源内部使用丰宾和江海高压电容,输出滤波电容使用江海电解电容。电源内部采用多块小板焊接,结构紧凑,充分利用空间,提升散热性能。
