液冷高功率密度，英诺赛科12kW全氮化镓HVDC供电方案解析

前言

本期方案解析带来的是英诺赛科推出的一款HVDC电源参考方案，这款参考方案支持800V HVDC输入，输出电压为50V，输出功率为12kW。方案采用双路独立设计，LLC初级侧采用级联架构，次级侧采用同步整流。

方案采用16层PCB设计，应用英诺赛科650V和100V氮化镓器件，支持水冷散热，并具备全面的保护功能，适配AI服务器使用。下面服务器电源网就带来英诺赛科这款HVDC方案解析，一起来看看方案和设计。

针对AI算力电源领域，英诺赛科此前已推出过一款全 GaN 方案 PSU。

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英诺赛科12kW全氮化镓HVDC方案外观

英诺赛科这款HVDC方案采用一体化平面变压器设计，顶部为高压区域，设有滤波电容和滤波电感，高压开关管。底部设有同步整流管和滤波电容。

背面设有控制器和驱动器等元件。

使用游标卡尺测得电源模块长度约为146mm。

电源模块宽度约为124mm。

测得磁芯厚度约为11.1mm。

电源方案拿在手上的大小直观感受。

测得电源方案重量约为554g。

英诺赛科12kW全氮化镓HVDC方案解析

看完了英诺赛科这款电源方案的外观展示，下面就带来方案解析，一起看看设计和用料。

PCBA模块正面一览，左上角为直流输入端，设有薄膜滤波电容，共模电感，辅助电源变压器，右侧设有滤波电容，高压开关管和谐振电容。右侧设有变压器磁芯，同步整流管，滤波电容和输出端子。

PCBA模块背面一览，左侧设有电流检测电阻，左下角设有控制器，变压器磁芯两侧设有驱动器，右侧设有隔离芯片和辅助电源芯片。

HVDC输入采用接线柱连接。

薄膜滤波电容来自厦门法拉电子，规格为2μF1000V。

共模电感采用漆包线绕制。

另一颗滤波电容规格为6μF1000V。

侧面设有4颗滤波电容。

滤波电容规格为5.6μF450V。

电容侧面设有高压开关管。

两颗开关管为半桥连接，两侧设有谐振电容。

氮化镓开关管来自英诺赛科，型号INN650DD023EAD，为增强型器件，耐压650V，导阻18mΩ，采用DFN8*8封装。器件采用顶部散热，相比同等导阻的硅MOS，英诺赛科氮化镓开关管具有更低的栅极电荷和输出电荷，具备零反向电荷优势，降低开关损耗和驱动损耗。

平面变压器磁芯特写。其中变压器磁芯两侧开关管区域为60mm，厚度为11mm，宽度为124mm，器件采用贴片封装，且均为顶部散热，可设置水冷板进行液冷，提高功率密度。

磁芯采用粘贴固定。

变压器下方设有同步整流管。

同步整流管来自英诺赛科，型号INN100EBD010EAD，耐压100V，导阻0.8mΩ，采用En-FCLGA封装。器件采用双面散热，具有低导阻，低栅极电荷，低开关损耗和零反向恢复电荷特点，相比传统MOS方案，显著提升功率密度并降低系统损耗。

边缘设有德州仪器的集成降压模块，型号为TPS82130，用于为控制器供电。

同步整流管下方设有MLCC和固态滤波电容。

MLCC滤波电容特写。

固态电容规格为220μF63V。

底部为连接端子，采用焊接连接。

实时微控制器来自德州仪器，型号TMS320F280049CPMS，芯片内置C28x CPU和CLA，内置单精度FPU，主频为100MHz。芯片内部集成256K FLASH和100KB SRAM，集成12位ADC，具备PMBus接口和I2C等接口，具备16个ePWM通道，采用LQFP64封装。

20.000MHz时钟晶振特写。

LED灯用于指示运行状态。

隔离通信芯片来自纳芯微，型号NSi8220N0-Q1SPR，为高可靠性双通道数字隔离器，具备5000Vrms隔离能力，支持150Mbps传输速率，支持2.5-5.5V工作电压，符合AEC-Q100标准，采用SOP8封装。

隔离通信芯片来自纳芯微，型号NSi8240W0-DSWR，为高可靠性四通道数字隔离器，具备5000Vrms隔离能力，支持150Mbps传输速率，支持2.5-5.5V工作电压，采用SOP16封装。

隔离放大器来自纳芯微，型号NSi1311-DSWVR，是一颗高可靠性隔离放大器，具备5000Vrms隔离能力，采用SOP8封装，用于输入电压采样。

用于高压开关管驱动的隔离芯片和驱动芯片特写。

隔离通信芯片采用纳芯微NSi8220N0-Q1SPR。

驱动器来自英诺赛科，型号INS1001DE，为单通道氮化镓驱动器，支持6-20V工作电压，具备分离输出，导通和关闭速度可调节，内部集成5V稳压器，支持为隔离芯片供电，采用DFN3*3-10L封装。

同步整流管驱动器和电流检测电阻特写。

驱动器来自英诺赛科，型号INS2003FQ，为100V耐压的半桥氮化镓驱动器，具备分离输出，导通和关闭速度可调节，具备自适应直通保护，支持48V应用，采用FCQFN封装。

取样电阻为0.5mΩ，共10颗并联。

MLCC滤波电容特写。

另一路输出也设有MLCC滤波电容。

辅助电源芯片来自芯源系统，型号HF1070，是一颗反激开关电源芯片，支持CCM/QR工作模式。芯片内置1200V高压启动电路，内部集成1700V耐压碳化硅开关管，采用SOIC14-9L封装。

辅助电源变压器特写。

光耦来自亿光，型号EL1019，用于输出电压反馈。

整流管和贴片Y电容等元件特写。

贴片Y电容来自禾伸堂。

辅助电源整流管和滤波电容特写。

另一组滤波电容特写。

服务器电源网总结

最后附上英诺赛科12kW HVDC电源参考方案的核心器件清单，方便大家查阅。

英诺赛科HVDC电源参考方案输出功率为12kW，电源输入电压为800V，输出电压50V，满足AI服务器供电需求。参考方案采用PCB裸板设计，并焊接接线端子，便于调试测试。

服务器电源网了解到，这款电源方案采用一体化平面变压器设计，功率器件贴片焊接，充分利用空间。功率器件为顶部散热，超薄设计可配合液冷使用，减小体积并提升功率密度。

电源方案使用德州仪器TMS320F280049CPMS实时微控制器，搭配使用纳芯微电子NSi8220N0-Q1SPR和NSi8240W0-DSWR隔离芯片，并使用NSi1311-DSWVR进行输入电压检测。

LLC开关管使用英诺赛科INS1001DE驱动INN650DD023EAD高压开关管。同步整流使用INS2003FQ驱动INN100EBD010EAD低压开关管。辅助电源芯片采用芯源系统HF1070。