面向数据中心（AI 服务器）的多层陶瓷电容（MLCC）电源解决方案
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AI 时代数据中心的电源趋势
近年来，随着 AI 快速普及，数据中心服务器的功耗显著上升。为保证服务器稳定运行，高效率且能承载大功率的电源（PSU）愈发重要。
此外，随着服务器散热方式演进与高集成趋势，机架内电路板对节约空间的需求显著增强。因此，PSU 中使用的被动元件需具备高性能、体积小与低厚度，减少占板面积成为关键课题。
我们提供高耐压、高性能的电容等产品线与解决方案，助力数据中心实现高效率电源设计，以满足 PSU 的高功率与高密度需求。
数据中心的电源系统架构
在服务器电源系统中，常见的电源链为 UPS（不间断电源）→ PSU（Vac → 48V 等）→ IBC（48V → 12V 等）→ VRM（转换为 CPU/GPU 电压）。在每一阶段，都对高效率、低干扰（低发射）、低纹波、耐热性及长期可靠性有严格要求。
在高密度与大功率的环境下，PSU 阶段的损耗降低与热管理，以及 IBC 阶段的电能传输效率提升是设计的关键。
我们不仅提供 100V 额定及 450V 以上的中高耐压 MLCC，还提供中/高耐压 MLCC 的构成建议工具与热设计仿真服务，协助客户解决问题。
- UPS：不间断电源（Uninterruptible Power Supply）
- PSU：电源单元（Power Supply Unit）
- IBC：中间总线变换器（Intermediate Bus Converter）
- VRM：电压调节模块（Voltage Regulator Module）
面向数据中心的 PSU 电源性能趋势
图3. PSU 功率趋势（TDK 估算）
- 输出功率增加：设计正从传统的几千瓦级向 6–12 kW 及更高功率方向发展。高功率会使元件所承受的更高的电压与电流压力。
- 拓扑演进：在 PFC 与 DCDC 阶段，存在向多电平化与并联化发展的趋势，以降低损耗并分散热量。
- 元件规格变化：对更高耐压、低等效串联电阻（ESR）以及更高可靠性的MLCC需求上升。
为应对 PSU 功率增加的电路拓扑变更 — DC/DC
LLC 谐振变换器由于能实现低开关损耗与高效率，成为 PSU 的 DC/DC 阶段主力拓扑。
在提升功率时，会采用相位并联（交错/Interleave）或串并联的功率模块构成，以分散电流与热负载并扩展功率容量。
- MLCC 的作用：在 LLC 谐振电容电路中使用高耐压的 Class 1 C0G（高精度、低损耗）产品。
- MLCC 构成建议工具：我们提供基于高耐压 Class 1 产品与驱动条件的 MLCC 串并联构成建议工具。
| Resonant Cap. (Class1) Mid/ High Voltage Series | ||
|---|---|---|
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| 1250V | C3225C0G3B103J (3.2 x 2.5mm/0.01uF) | Detail  |
| 1000V | C3225C0G3A223J (3.2 x 2.5mm/0.022uF) | |
| 630V | C3225C0G2J333J (3.2 x 2.5mm/0.033uF) | |
为应对 PSU 功率增加的电路拓扑变更 — PFC
在大功率场景中，采用飞跨电容（Flying Capacitor）的电路拓扑被纳入考虑。
引入飞跨电容的背景：通过构成中间电位，可以降低加在半导体器件上的电压，从而减少开关损耗并降低器件的额定要求。在三电平（3-level）结构中，飞跨电容上的施加电压理想情况下往往为直流母线的一半，因此额定 450V 的 MLCC 系列十分有用。
| Flying Capacitor Mid/ High Voltage Series | ||
|---|---|---|
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| 450V | C5750X6S2W225K (～105℃) (5.7 x 5.0mm/2.2uF) | Detail |
| C5750X7T2W105K (～125℃) (5.7 x 5.0mm/1.0uF) | ||
面向 PSU（Vac → 48V）的 MLCC 产品组合
典型 PSU 中常用的 MLCC 产品介绍。按用途推荐如下：
● Y cap.（Y 电容）：作为 EMI 滤波器，符合安全标准 Y2 类。
● Bypass Cap.（旁路电容）：额定 630V 及以上的高耐压 MLCC，与大容量电解电容并联使用以降低纹波。
● Snubber cap.（吸收电容）：具备优异浪涌耐受性的高耐压 Class 1 MLCC。
● Resonant cap.（谐振电容）：用于谐振回路的高耐压 Class 1 MLCC。
● 48V Output Cap.（48V 输出电容）：采用 100V 与 75V 额定的大容量器件以减少元件数量。
Featured Products
R.V. = Rated Voltage
Y Cap. | Bypass / Snubber Cap. (R.V.630V) | Resonant Cap. (Class1) | 48V Output Cap. (R.V.75V～100V) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
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Y2 300Vac | 4.7nF(2.2nF – 10nF) | Filtering | C3225X7T2J154K | 1250V | C3225C0G3B103J | 100V | C3225X7R2A106K |
C3225X7T2J104K | 1000V | C3225C0G3A223J | C3216X7R2A475K | ||||
C3216X7T2J473K | 630V | C3225C0G2J333J | C2012X7R2A225K | ||||
Snubber | 220pF to 2.2nF | 75V | C3225X7R1N106K | ||||
面向 IBC（48V → 12V 等）的 MLCC 产品组合
在 IBC（48V → 12V）应用中，除了传统的 LLC 电路外，广输入范围内仍需实现高效率与高密度。其中一个解决方案是 SCC（开关电容转换器）。
● Flying Capacitor 使用 MLCC 作为飞跨电容的优点：
*高电容密度：能在很小面积上实现大容量。
*低 ESR / 低 ESL：对高频纹波与开关瞬态具有良好抵抗力，有利于抑制发热。
*可大量并联：分散单个器件的电流与热负荷。
在传统 LLC 回路中，我们可提供用于谐振的电容与额定 100V 的输入电容，以及额定 16V–25V 的输出电容等产品线。
Featured Products
R.V. = Rated Voltage
Resonant Cap. (Class1) | Input Cap. (R.V.75V～100V) | Flying Cap. (R.V.50V) | Output Cap. (R.V.16～25V) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| ||||
100V | C3216C0G2A104J | 100V | C3225X7R2A106K | 50V | C3225X7R1H106K | 25V | C3225X7R1E226M |
50V | C3216C0G1H104J | C3216X7R2A475K | C3216X7R1H106K | C3216X7R1E106K | |||
C2012C0G1H333J | C3216X6S2A106K | C2012X7R1H475K | 16V | C3225X7R1C226M | |||
75V | C3225X7R1N106K | C3216X7R1C106K | |||||
总结
本文介绍了面向数据中心电源系统的 PSU 最新趋势以及适用于 PSU/IBC 的 MLCC 产品系列。随着 PSU 向高效率与高密度发展，针对不同用途选择合适的器件（如高耐压 MLCC 及 IBC 用的 100V 额定产品）至关重要。TDK 通过广泛的 MLCC 产品线以及包括 MLCC 构成建议工具在内的设计支援工具，帮助提升 PSU/IBC 的设计质量与可靠性。我们将持续提供满足不断多样化需求的解决方案。
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