方案简介

本方案描述了1.2V/100A隔离式DC-DC转换器的规格、用途和效率特性。其输入电压范围符合开放计算项目(0CP)推荐的服务器应用48V总线，规定范为40V-59.5V，该1.2V/100A DC-DC转换器可直接从48V总线提供1.2V电压。尽管1.2V/100A DC-DC转换器设计用于为48V服务器主板上的负载供电，但它非常适合各种应用，包括采用48V DC线路的通信设备和由48V电池供电的工业系统。本方案参考设计文档里提供了各种设计信息，这有助于减少根据实际需求规格设计DC-DC转换器的时间和精力。1.2V/100A DC-DC转换器具有东芝最新的小型表面贴装功率 MOSFET，非常适合用作DC-DC转换器初级侧和次级侧的开关器件。它还具有用于其他类型设备的小型表面贴装部件。此外，放置通用绕组变压器以在初级侧和次级则之间提供电气隔离，以实现小尺寸(160mm x 100mm)和高效率(91%)的DC-DC转换器板。绕组变压器的使用简化了参考设计作为实际应用基础的使用，并且可以在各种系统板上配置电源电路，而不是使用外部电源模块。

参数规格表

1.2V/100A隔离式DC-DC转换器

尺寸：160mm×100mm×30mm

简易框图

U-MOSVIII和U-MOSIX低压MOSFET系列

东芝提供U-MOSVIII和U-MOSIX低压MOSFET系列，适用于初级(主开关)和次级(同步整流)侧的DC-DC转换器。东芝提供的MOSFET具有从30V-250V的宽范围Voss和在每个Voss类中的各种导通电阻类型，所以在设计DC-DC转换器时，可以根据转换器的电路拓扑、输入输出电压、输出规格，MOSFET在电路中的位置(原边或副边)来选择合适的MOSFET。下表显示了U-MOSVIII和U-MOSIX低压MOSFET系列的阵容。

上表显示此DC-DC转换器中使用的MOSFET，由于该转换器的输入电压范围为40-59.5V，输出电压为1.2V，采用半桥式拓扑结构，主侧为100V，次侧为30V。初级侧使用一个优秀的平衡驱动器和导通损耗TPN1200APL，而次级侧使用低导通电阻TPHR6503PL，优先考虑降低导通损耗。

U-MOSIX-H 100V以下对比英飞凌公司产品的效率

与英飞凌5系相比，U-MOSIX-H的效率更高

1.驱动损耗小

RDS(ON)×QSW减小(单元设计优化)

特别出现在高频率，轻负载条件下

2.开关损耗

RDS(ON)×QSW减小(单元设计优化)

特别出现在高频率，轻负载条件下

3.输出电荷损耗

RDS(ON)×Qoss减小 (单元设计优化)

降低高端MOSFET的损耗，当在图腾柱的下侧使用时

东芝产品通常比同性能的英飞凌产品售价

东芝产品通常比同性能的英飞凌产品售价要便宜。如上图示例型号，TPH3R70APL大部分时间价格只有BSC035N10NS5的四分之三。

关键器件

器件简介

TPN1200APL

1.应用

·高效率DC-DC转换器

·开关稳压电源

·电机驱动器

2.特点

• ·高速开关
• ·小栅极电荷损耗:QSW=7.5 nC(典型值)
• ·小输出电荷损耗:QOSS=24 nC(典型值)
• ·低导通电阻:RDS(ON)9.8mΩ(典型值)(VGS=10V)
• ·低泄露电流:IDSS=10ua (Max值) (VDS=100V)
• ·增强模式:Vth=1.5至25V (VDS=10V，ID=0.3 mA)
• ·封装和内部电路：最新的 U-MOSIX-H 工艺实现平衡的传导和驱动损耗。

TPHR6503PL

1.应用

·高效率DC-DC转换器

·开关稳压器

·电机驱动器

2.特点

• ·高速切换
• ·小栅极电荷: Qsw=21 nC (典型值)
• ·小输出电荷:Qoss=74 nC (典型值)
• ·低漏极-源极导通电阻:RDS (ON)=3.1 mΩ (典型值)(VGS=10V)
• ·低泄电流:lDSS=10uA (Max值) (VDS=100伏))
• ·增强模式:Vth=1.5至25V (VDS=10V，ID=1mA)
• ·封装和内部电路：SOP封装采用最新的U-MOSIX-H工艺，实现了低功耗的同步整流。

TLP2370

1.应用

• ·可编程逻辑控制器(PLC)
• ·蓄电池管理系统(BMS)
• ·工业变频器

2.特点

这是一款采用小型SO6封装的20Mbps低功耗光电耦合器。TLP2370在 40°C-125°C 的整个工作温度范围内消耗的电源电流 (lDDL/IDDH) Max仅为 0.4mA，并在电源电压下工作低至2.7V，有助于降低各种系统的功耗。输入正向电流最小可为 1.3 mA，允许由微控制器直接驱动。检测器具有图腾柱输出级，具有拉电流和灌电流功能。 TLP2370 具有内部法拉第屏蔽，可保证 +20 kV/us 的共模瞬态抗扰度。

• ·封装：SO6
• ·数据传输速率：20 MBd（典型值）（NRZ）
• ·电源电流：0.4mA（Max）
• ·阈值输入电流：1 mA（Max）
• ·电源电压：2.7至5.5V
• ·工作温度范围：-40至125℃
• ·传播延迟时间：60 ns（Max值）
• ·脉冲宽度失真：25 ns（Max值）
• ·隔离电压：3750 Vrms（最小值）
• ·安全标准
• ·UL 认证：UL1577，文件号 E67349
• ·cUL 批准：CSA 组件验收服务编号 5A 文件号 E67349VDE 批准：EN60747-5-5（注 1）
• ·注 1：当需要 EN60747-5-5 认证类型时，请指定选项 (V4)

CRS10I30B

1.应用

• ·开关稳压器中的二次整流移动设备中的反向电流保护

2.特点

• ·重复峰值反向电压： VRRM = 30 V 
• ·平均正向电流: 如果 (AV) = 1.0 A
• ·峰值正向电压：VFM = 0.42 V（Max值）@ IFM = 1.0A 
• ·适用于高密度板组装的小型薄型封装东芝昵称：“S-FLATTM

CTS05F40

1.应用领域

• ·高速开关

2. 特点

• ·高性能整流
• ·低反向电流：Vr = 40 V 时，Ir(2) = 1.8 A（典型值）

应用概述

近年来，随着信息和通信技术的飞速发展，人们每天处理的信息量正以爆炸性的速度增长。为了应对这一趋势，许多数据中心已经建立和扩展，然而，由于所有数据中心的活动增加了总功率，我们必须降低这些功耗。目前，我们考虑采用48V总线电压来降低数据中心的功耗，以提高其供电效率，这是开放计算项目(OCP)所推荐的。OCP称为“开放式机架架构”，使用48V总线将交流电压转换为48VDC，而传统服务器使用12V总线将交流电压转换为12V DC。

电力线引起的功率损耗按I2R计算，其中R是电源线电阻，I是其电流，所以电流越低功率损耗越低。现在，让我们考虑一下通过12V总线和48V总线向服务器机架提供相同功率时的功耗。通过48V母线的电流是四分之一，流过12V母线的电流。如果48V和12V的总线具有相同的电阻，48V的总线解决方案比12V的低1/16的功耗。

尽管增加总线电压可以降低电流，从而降低功率损耗，但根据安全标准，超过60V 总线电压被认为是危险的。如此高的母线电压要求采取的安全措施与12V母线所采用的措施不同，后者属于特低电压(ELV)或安全特低电压(SELV)。因此OCP规定48V总线的输入电压范围为40V-59.5V，可以使用与12V总线相同的安规措施。然而，48V总线架构也有其自身的问题，机架以48V的电压一直供电到主板，我们必须从，48V产生大约 1V的电压才能运行CPU、GPU和内存等数字电子设备。一般来说，随着输入电压变高，降压DC-DC转换器的效率通常会降低，因此将48V转换为1V会导致潜在的较大功率损耗。即使48V总线架构减少了由电源线引起的损耗，其总损耗也可能等于或大于12V总线架构。因此，该DC-DC转换为了解决这个问题，该转换器可高效地将48V总线电压降低至1.2V ，以改善系统总功耗。本方案通过变压器提供电气隔离，以在 48V 至 1.2V 的大输入/输出电压差下实现高效转换。

推挽电路

半桥电路

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