Risoluzione di u dilema di l'alimentazione CPU/GPU in i servitori IA: cumu stabilizà a tensione transitoria di livellu di nanosecondi? Cumu filtrà u rumore di MHz?

I. Problemi d'applicazione di ESR ultra-bassa (≤3mΩ) in VRM di server AI

Quistione principale 1: U nostru alimentatore CPU hà una risposta transitoria assai scarsa; e misurazioni mostranu una grande caduta di tensione. L'ESR VRM di u condensatore di uscita hè troppu altu? Ci sò condensatori cù un ESR inferiore à 4 milliohm raccomandati?

Q1:

Quistione: Quandu avemu debugatu u VRM di l'alimentazione di a CPU di u servitore AI, avemu scontru un prublema di cadute transitorie eccessive di tensione di u core. Avemu pruvatu à ottimizà u layout di u PCB è à aumentà u numeru di condensatori di uscita, ma a pendenza di scarica misurata cù un oscilloscopiu hè sempre insatisfacente, ciò chì ci porta à suspettà chì l'ESR di u condensatore sia troppu altu. Per questu tipu d'applicazione, cumu pudemu misurà o valutà accuratamente l'ESR attuale di u condensatore in u circuitu? Oltre à riferisce à a scheda tecnica, chì metudi pratichi ci sò per a verificazione à bordu?

Risposta: Per tali applicazioni à alte prestazioni, ricumandemu l'usu di condensatori à statu solidu multistratu cù caratteristiche ESR ultra-basse, cum'è a serie YMIN MPS, chì u so ESR pò esse bassu cum'è ≤3mΩ (@100kHz), coerente cù i standard di i cuncurrenti giapponesi di fascia alta. Durante a verificazione à bordu, a velocità di recuperu di a tensione pò esse osservata per mezu di testi di passi di carica, o a curva di impedenza pò esse misurata cù un analizzatore di rete. Dopu avè rimpiazzatu questi condensatori, di solitu ùn hè micca necessariu di riprogettà u ciclu di compensazione, ma si raccomanda un test di risposta transitoria per cunfirmà l'effettu di miglioramentu.

Q2:

Quistione: U nostru modulu d'alimentazione GPU sperimenta una caduta di tensione significativa sottu à testi ambientali à alta temperatura. L'imaghjini termiche mostranu chì a temperatura di l'area di u condensatore supera l'85 ° C. A ricerca indica chì l'ESR hà un coefficientu di temperatura pusitivu. Quandu si valutanu e prestazioni à alta temperatura di i condensatori, in più di u valore ESR à temperatura ambiente in a scheda tecnica, duvemu ancu fà attenzione à a curva di deriva ESR in tuttu l'intervallu di temperatura? In generale, quali materiali o strutture risultanu in una minore deriva di temperatura per i condensatori?

Risposta: A vostra preoccupazione hè cruciale. Hè veramente impurtante fà attenzione à a stabilità di l'ESR di u condensatore in tuttu l'intervallu di temperatura (da -55 °C à 105 °C). I condensatori à statu solidu polimerichi multistratu (cum'è a serie YMIN MPS) eccellenu in questu sensu, mustrendu un cambiamentu graduale di l'ESR à alte temperature. Per esempiu, l'aumentu di l'ESR à 85 ℃ paragunatu à 25 ℃ pò esse cuntrullatu in u 15%, grazia à u so elettrolitu à statu solidu stabile è a struttura multistratu, chì li rende ideali per scenarii à alta temperatura è alta affidabilità cum'è i servitori IA.

Q3:

Quistione: A causa di u spaziu di layout di PCB estremamente limitatu, ùn pudemu micca riduce l'ESR generale cunnettendu parechji condensatori in parallelu. Attualmente, l'ESR di un unicu condensatore hè intornu à 5mΩ, ma a risposta transitoria hè sempre sottu standard. Videmu condensatori di capacità unica in u mercatu chì dichjaranu ESR sottu à 3mΩ. Quali sò e caratteristiche d'impedenza di sti condensatori à statu solidu multistrato à frequenze più alte (per esempiu, sopra à 1MHz)? U so effettu di filtraggio d'alta frequenza serà compromessu per via di strutture diverse?

Risposta: Questa hè una preoccupazione cumuna. I condensatori à statu solidu multistratu di alta qualità à bassa ESR (cum'è a serie YMIN MPS) ponu ottene sia una bassa ESR sia una bassa ESL (induttanza in serie equivalente) attraversu una struttura interna di l'elettrodi ottimizzata. Dunque, mantene una impedenza assai bassa in a gamma di alta frequenza da 1MHz à 10MHz, risultendu in un eccellente filtraggio di rumore ad alta frequenza. A so curva di impedenza-frequenza si sovrappone tipicamente à quella di prudutti paragunabili di marche internaziunali principali, senza affettà u disignu di l'integrità di putenza (PI).

Q4:

Quistione: In un cuncepimentu VRM multifase, avemu rilevatu squilibri di corrente in ogni fase, suspettendu una cunnessione cù a consistenza di u paràmetru ESR di i condensatori di uscita di ogni fase. Ancu aduprendu condensatori di u listessu batch, u miglioramentu hè limitatu. Per i cuncepimenti di alimentazione di servitori IA chì miranu à prestazioni estreme, quale livellu di consistenza è dispersione ESR in batch devenu tipicamente ottene i condensatori? I pruduttori furniscenu dati di distribuzione statistica pertinenti?

Risposta: A vostra dumanda tocca u core di l'affidabilità di a pruduzzione di massa. I pruduttori di condensatori d'altu rendimentu devenu esse capace di cuntrullà strettamente a cunsistenza ESR. Per esempiu, a serie MPS di ymin, attraversu prucessi di pruduzzione cumpletamente automatizati, pò cuntrullà a dispersione ESR di e specificazioni di batch in ±10% è furnisce rapporti statistici dettagliati di i parametri di batch. Questu hè cruciale per i disinni di alimentazione CPU/GPU d'alta putenza chì richiedenu a spartera di corrente multifase.

Q5:

Quistione: Oltre à l'usu di analizzatori di rete cari, ci sò metudi più simplici in u campu per valutà qualitativamente o semiquantitativamente l'ESR è a velocità di scarica di i condensatori? Avemu pruvatu à aduprà una carica elettronica per i testi à passi, ma cumu pudemu estrarre parametri efficaci da a forma d'onda di caduta di tensione misurata per paragunà e prestazioni di diversi condensatori?

Risposta: Iè, a prova di carica hè un bon metudu. Pudete fucalizza nantu à dui parametri: a caduta di tensione massima (ΔV) è u tempu necessariu per chì a tensione si riprendi à un valore stabile. Un ΔV più chjucu è un tempu di ricuperazione più cortu significanu di solitu un ESR equivalente più bassu è una risposta più rapida di a rete di condensatori. Alcuni fornitori principali di condensatori (cum'è ymin) furniscenu note d'applicazione dettagliate per guidà vi nantu à cumu cunfigurà e prove è interpretà i dati, quantificendu cusì i miglioramenti apportati da i condensatori ESR ultra-bassi cum'è a serie MPS.

II. Prublemi di Gestione Termica Riguardu à l'Alta Corrente di Ripple è a Stabilità à Alta Temperatura

Quistione principale 2: Dopu chì a macchina funziona per un bellu pezzu, i condensatori si riscaldanu assai, è a temperatura ambiente hè ancu alta. Mi preoccupa chì si romperanu à longu andà. Ci sò condensatori di 560 μF cù una corrente di ripple particularmente alta chì ponu sustene temperature finu à 105 ℃? A capacità hè ancu cruciale.

Q6:

Quistione: Quandu u nostru servitore IA funziona à pienu caricu, a temperatura misurata di a zona di u condensatore in u circuitu di alimentazione di a GPU righjunghje più di 90 °C. I calculi mostranu un requisitu di corrente di ripple di circa 8,5 A, ma a corrente di ripple nominale di i condensatori esistenti hè significativamente insufficiente à alte temperature. Cumu duvemu interpretà u valore di a corrente di ripple in a scheda tecnica quandu selezziunate i condensatori? Per esempiu, per un condensatore etichettatu "10,2 A @ 45 °C", quanta serà a so corrente utilizabile attuale à una temperatura ambiente di 85 °C?

Risposta: A riduzione di a corrente di ondulazione hè cruciale per u cuncepimentu à alta temperatura. I fogli di dati furniscenu tipicamente curve di riduzione di a corrente di ondulazione di temperatura. Pigliendu a serie YMIN MPS cum'è esempiu, a so corrente di ondulazione nominale di 10,2 A (@ 45 ° C) mantene sempre una capacità effettiva di ≥8,2 A dopu a riduzione à una temperatura ambiente di 85 ° C, una riduzione di circa u 20%, grazia à a so bassa perdita è à l'eccellente cuncepimentu termicu. A scelta di stu tipu di condensatore garantisce un funziunamentu stabile in ambienti à alta temperatura.

Q7:

Quistione: Avemu riduttu cù successu l'aumentu di a temperatura di i condensatori aumentendu u spessore di a lamina di rame di u PCB da 1 oz à 2 oz, ma l'effettu ùn era ancu cum'è previstu. Per i condensatori chì devenu suppurtà currenti di ripple di più di 10 A, oltre à u spessore di u rame, chì altri fattori di cuncepimentu di u PCB influenzanu significativamente a so temperatura di funziunamentu finale? Ci sò linee guida di cuncepimentu di layout è via raccomandate?

Risposta: A cuncepzione di u PCB hè cruciale. In più di l'ispessimentu di a lamina di rame, hè ancu impurtante assicurà percorsi di corrente corti è larghi è riduce l'impedenza di u loop. Per i condensatori di corrente à alta ondulazione cum'è a serie YMIN MPS, hè cunsigliatu di piazzà una serie di vie termiche intornu à i pad di u condensatore (micca direttamente sottu) è cunnetteli à u pianu di terra internu per a dissipazione di u calore. Seguendu queste linee guida di cuncepimentu, cumminate cù u bassu ESR di u condensatore di 3mΩ, l'aumentu tipicu di a temperatura pò esse cuntrullatu in 15 ° C, migliurendu significativamente l'affidabilità.

Q8:

Quistione: In un VRM multifase, ancu cù un piazzamentu uniforme di i condensatori, a temperatura di i condensatori in a fase media hè sempre 5-8 ° C più alta chè nantu à i lati, ciò chì pò esse duvutu à u flussu d'aria è à l'asimmetria di u layout. In questu casu, ci sò strategie mirate di layout o di selezzione di condensatori per equilibrà u stress termicu di ogni fase? Risposta: Questu hè un prublema tipicu di dissipazione di u calore irregulare. Una strategia hè di utilizà condensatori cù valutazioni di corrente di ripple più elevate in a fase centrale o in i punti caldi, o di cunnette dui condensatori in parallelu in quelle località per distribuisce u caricu termicu. Per esempiu, un mudellu specificu à Irip altu di a serie YMIN MPS pò esse sceltu per un rinforzu lucalizatu senza cambià a capacità generale di u condensatore, ottimizendu cusì a distribuzione di u calore di u sistema senza un sovradimensionamentu.

Q9:

Quistione: In i nostri testi di durabilità à alta temperatura, avemu trovu chì a capacità di certi condensatori hà mostratu una degradazione misurabile cù l'aumentu di a temperatura è un funziunamentu prolungatu (per esempiu, una degradazione superiore à 10% à 105 ° C). Per l'alimentatori di servitori IA chì richiedenu stabilità à longu andà, cumu si devenu cunsiderà e caratteristiche capacità-temperatura è a stabilità di capacità à longu andà di i condensatori? Quale tipu di condensatore hà e migliori prestazioni in questu sensu?

Risposta: A stabilità di a capacità hè un indicatore fundamentale di l'affidabilità à longa durata. I condensatori polimerichi à statu solidu, in particulare i tipi multistratu d'altu rendimentu, anu un vantaghju inerente à questu riguardu. Per esempiu, a serie MPS di ymin usa un elettrolitu polimericu speciale, a cui variazione di capacità pò esse cuntrullata in ±10% in tutta a gamma di temperature (da -55 ℃ à 105 ℃). Inoltre, dopu à 2000 ore di funziunamentu continuu à 105 °C, u decadimentu di a capacità hè tipicamente inferiore à u 5%, assai superiore à i condensatori liquidi o à statu solidu ordinarii.

Q10:

Quistione: Per cuntrullà l'aumentu di a temperatura di u condensatore à u livellu di u sistema, avemu previstu d'introduce a simulazione termica. Chì parametri chjave (per esempiu, a resistenza termica Rth) ci vole à ottene da u fornitore per custruisce un mudellu termicu di condensatore precisu? Cumu sò tipicamente misurati questi parametri, è sò furniti di serie in a scheda tecnica?

Risposta: Una simulazione termica precisa richiede u parametru di resistenza termica trà a giunzione è l'ambiente (Rth-ja) di u condensatore. I pruduttori di condensatori di bona reputazione furnisceranu questi dati. Per esempiu, ymin furnisce parametri di resistenza termica basati nantu à e cundizioni di prova standard JESD51 per i so condensatori di a serie MPS, è pò include curve di riferimentu per l'aumentu di a temperatura per diversi layout di PCB. Questu aiuta assai l'ingegneri à prevede è ottimizà e prestazioni termiche di u sistema in e prime fasi di cuncepimentu.

III. Prublemi di verificazione riguardanti a longa durata di vita è l'alta affidabilità

Quistione principale 3: U nostru equipamentu hè cuncipitu per una durata di vita di più di 5 anni, ma si stima chì i condensatori attuali si degraderanu in prestazioni in 3 anni. Ci sò condensatori à statu solidu cù una longa durata di vita chì ponu guarantisce più di 2000 ore à 105 ° C?

Q11:

Quistione: U nostru servitore IA hè cuncipitu per 5 anni di funziunamentu senza interruzzione. Supponendu una temperatura ambiente in a sala di u servitore di 35 °C, a temperatura di u core di u condensatore hè prevista per esse intornu à 85 °C. Cumu si deve cunvertisce u risultatu di a prova di durata di vita "2000 ore à 105 °C" chì si trova cumunemente in e specifiche in a durata di vita prevista in e cundizioni operative reali? Ci sò mudelli di accelerazione è formule di calculu universalmente accettate?

Risposta: U mudellu Arrhenius hè tipicamente adupratu per a cunversione di a durata di vita; per ogni diminuzione di 10 °C di a temperatura, a durata di vita raddoppia apprussimatamente. Tuttavia, i calculi attuali devenu ancu cunsiderà a tensione di corrente di ripple. Certi venditori offrenu strumenti di calculu di a durata di vita in linea. Pigliendu a serie YMIN MPS cum'è esempiu, a so prova di 2000 ore à 105 °C hè stata realizata in cundizioni di pienu caricu. Cunvertita à 85 °C è cunsiderendu a tensione di travagliu attuale dopu a riduzione di putenza, a so durata di vita stimata supera di gran lunga u requisitu di 5 anni, è sò furniti calculi dettagliati.

Q12:

Quistione: In i nostri testi di basa di invecchiamentu à alta temperatura realizati da noi stessi, avemu trovu chì certi condensatori anu sperimentatu un aumentu di l'ESR di più di 30% dopu à 1500 ore. Per i condensatori cù una durata di vita nominale longa, quali dati chjave di degradazione di e prestazioni (cum'è l'aumentu di l'ESR è u cambiamentu di capacità) devenu esse inclusi in u rapportu di prova di durata di vita? Quale intervallu di degradazione pò esse cunsideratu accettabile?

Risposta: Un rapportu di prova di durata rigorosu deve registrà chjaramente e cundizioni di prova (temperatura, tensione, corrente di ripple) è i cambiamenti di ESR è capacità misurati periodicamente. Per l'applicazioni di fascia alta, hè generalmente necessariu chì dopu à 2000 ore di prova à pienu caricu à alta temperatura, l'aumentu di ESR ùn deve micca superà u 10%, è a degradazione di capacità ùn deve micca superà u 5%. Per esempiu, u rapportu ufficiale di prova di durata per a serie YMIN MPS usa questu standard, furnendu dati trasparenti è dimustrendu a so stabilità in cundizioni difficili.

Q13:

Quistione: I servitori necessitanu diverse prove di vibrazione meccanica. Avemu scontru prublemi cù micro-fessure chì appariscenu nantu à i giunti di saldatura di i pin di i condensatori per via di e vibrazioni. Quandu si sceglienu i condensatori, quali strutture meccaniche o certificazioni di prova devenu esse cunsiderate per migliurà a resistenza à e vibrazioni?

Risposta: Cuncentratevi nantu à se u condensatore hà passatu i testi di vibrazione secondu e norme cum'è IEC 60068-2-6. Strutturalmente, i condensatori cù fondi pieni di resina è disinni di pin rinforzati offrenu una resistenza à e vibrazioni superiore. Per esempiu, a serie MPS di ymin usa sta struttura rinforzata è hà passatu testi di vibrazione rigorosi, assicurendu l'affidabilità di cunnessione durante u trasportu è u funziunamentu di u servitore.

Q14:

Quistione: Vulemu custruisce un mudellu di previsione di l'affidabilità di i condensatori più precisu, chì richiede dati di distribuzione di u tassu di fallimentu (per esempiu, i parametri di forma è scala di a distribuzione di Weibull). I pruduttori di condensatori furniscenu di solitu questi dati dettagliati di affidabilità à i clienti?

Risposta: Iè, i principali pruduttori furniscenu dati d'affidabilità approfonditi. Per esempiu, Ymin pò furnisce à a so serie MPS rapporti chì includenu i valori di u tassu di fallimentu (FIT), i parametri di distribuzione di Weibull è e stime di durata di vita à diversi livelli di fiducia. Quessi dati, basati annantu à testi di durabilità approfonditi, aiutanu i clienti à realizà valutazioni è previsioni d'affidabilità à livellu di sistema più precise.

Q15:

Quistione: Per cuntrullà i tassi di fallimentu precoce, avemu aghjuntu una tappa di screening di l'invecchiamentu caricatu à alta temperatura à a nostra ispezione di materiale in entrata. I pruduttori di condensatori realizanu un screening di fallimentu precoce di u 100% prima di a spedizione? Quali sò e cundizioni cumuni di screening, è quantu hè impurtante questu per assicurà l'affidabilità di u lottu?

Risposta: I pruduttori di condensatori di alta gamma rispunsevuli realizanu un screening pre-spedizione di u 100%. E cundizioni tipiche di screening ponu include l'applicazione di tensione nominale è corrente di ripple à temperature assai al di sopra di a temperatura nominale (per esempiu, 125 ° C) per più di 24 ore. Stu prucessu rigorosu elimina efficacemente i prudutti à guastu precoce, riducendu u tassu di guastu di i prudutti in uscita à livelli estremamente bassi (per esempiu, <10 ppm). Ymin usa stu screening rigorosu per a so serie MPS, furnendu à i clienti una garanzia di qualità "zero difetti".

IV. Riguardu à a selezzione di condensatori alternativi à alte prestazioni

Quistione principale 4: A serie Panasonic GX chì usemu attualmente hà un tempu di consegna troppu longu / costu elevatu, è avemu bisognu urgentemente di una alternativa domestica. Ci sò condensatori 2.5V 560μF cù ESR, corrente di ripple è durata di vita paragunabili? Idealmente, una sustituzione diretta.

Q16:

Quistione: A causa di i vincoli di a catena di furnimentu, avemu bisognu di truvà un condensatore d'altu rendimentu pruduttu in u paese per rimpiazzà direttamente un condensatore di 560 μF/2,5 V di una marca giapponese di punta attualmente utilizata in u nostru cuncepimentu. Oltre à a capacità basica, a tensione, l'ESR è e dimensioni, quali parametri è curve di prestazione approfonditi devenu esse paragunati durante a verificazione diretta di a sustituzione?

Risposta: Un benchmarking approfonditu hè cruciale. I seguenti devenu esse paragunati: 1) Curve cumplette d'impedenza-frequenza (da 100Hz à 10MHz) per assicurà caratteristiche d'alta frequenza consistenti; 2) Curve di derating di a corrente d'ondulazione-temperatura; 3) Dati di prova di durata di vita è curve di decadimentu. Una alternativa qualificata, cum'è a serie YMIN MPS, furnisce un rapportu di paragone dettagliatu chì mostra chì hè à u listessu livellu o megliu cà u cuncurrente giapponese originale in i parametri chjave sopra menzionati, ottenendu cusì una vera sustituzione "plug-and-play".

Q17:

Quistione: Dopu avè rimpiazzatu cù successu i condensatori, e prestazioni di u sistema anu currispundutu in gran parte à e specificazioni, ma hè statu osservatu un ligeru aumentu di u rumore di ripple in l'alimentatore di commutazione à frequenze specifiche (per esempiu, 1,2 MHz). Chì puderia causà questu? Senza cambià a topologia principale, chì tecniche di regolazione fine ponu esse tipicamente aduprate per ottimizà questu?

Risposta: Questu hè prubabilmente duvutu à differenze suttili in e caratteristiche d'impedenza trà i condensatori vechji è novi à frequenze estremamente alte. E tecniche d'ottimisazione includenu: cunnessione di un condensatore ceramicu di picculu valore è bassu ESL in parallelu cù u grande condensatore esistente per ottimisà u filtraggio à quella frequenza; o a regolazione fine di a frequenza di commutazione. I fornitori di condensatori reputati (cum'è ymin) furnisceranu supportu per l'applicazione di i so prudutti (per esempiu, a serie MPS), cumprese suggerimenti specifici per ottimisà u filtru di uscita.

Q18:

Quistione: I nostri prudutti sò venduti in u mondu sanu è anu regulamenti ambientali severi (cum'è RoHS 2.0, REACH). Quandu si valutanu i novi fornitori di condensatori, chì documentazione di cunfurmità specifica deve esse dumandata?

Risposta: I fornitori devenu esse tenuti à furnisce l'ultimu rapportu di prova di cunfurmità RoHS/REACH emessu da una urganizazione terza autorevole (cum'è SGS), è ancu un furmulariu cumpletu di dichjarazione di materiale. Questi documenti devenu elencà chjaramente i risultati di e prove per tutte e sostanze ristrette. I fornitori stabiliti, cum'è Ymin, ponu furnisce un inseme cumpletu di documenti di cunfurmità ambientale chì rispondenu à i standard internaziunali per e linee di prudutti cum'è a serie MPS, assicurendu un'entrata senza intoppi di i prudutti di i clienti in u mercatu mundiale.

Q19:

Quistione: Per riduce i risichi di a catena di furnimentu, avemu previstu d'introduce un secondu fornitore. I prudutti di condensatori di u novu fornitore anu studii di casi maturi d'applicazione di massa in servitori IA mainstream o apparecchiature di centri di dati? Puderanu furnisce rapporti di verificazione o dati di prestazione da i clienti finali cum'è riferimentu?

Risposta: Questu hè un passu cruciale per riduce u risicu d'introduzione. Un fornitore reputable deve esse capace di furnisce studii di casi d'applicazione di massa in clienti cunnisciuti o prughjetti di benchmark. Per esempiu, Ymin pò furnisce rapporti tecnichi o certificati d'approvazione di i clienti chì dimustranu a verificazione di l'affidabilità à longu andà (cum'è 2000 ore di carica cumpleta à alta temperatura, cicli di temperatura, ecc.) di i so condensatori di a serie MPS in prughjetti di server AI di parechji pruduttori principali di server, servendu cum'è una forte appruvazione di e prestazioni è di l'affidabilità di u so pruduttu.

Q20:

Quistione: Cunsiderendu i tempi di u prugettu è i costi di l'inventariu, ci vole à valutà a garanzia di capacità è a stabilità di consegna di i novi fornitori di condensatori. Chì infurmazioni chjave duvemu raccoglie da i fornitori durante u cuntattu iniziale per valutà e so capacità di a catena di furnimentu?

Risposta: Ci duvemu fucalizà nantu à a capiscitura di: 1) Capacità mensile/annuale per a serie di prudutti currispundente; 2) Ciclu di consegna standard attuale; 3) S'elli supportanu previsioni rotative è accordi di furnitura à longu andà; 4) Pulitiche di campioni è quantità minima d'ordine. Per esempiu, ymin hà tipicamente una capacità sufficiente, tempi di consegna prevedibili (per esempiu, 8-10 settimane) per prudutti strategichi cum'è a serie MPS, è pò furnisce un supportu di campioni flessibili è termini cummerciali per risponde à i bisogni di sviluppu di prughjetti di i clienti è di pruduzzione di massa.