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A 260-A/48-V Bus Hybrid Resonant Converter with Large Conversion Ratio for Future Data Centers

电压 电容器 可扩展性 拓扑(电路) 电气工程 带宽(计算) 电子工程 CMOS芯片 开关电容器 系统总线 计算机科学 数据转换 工程类 计算机硬件 电信 数据库
作者
Alessandro Dago,Mattia Balutto,Stefano Saggini,Mauro Leoncini,Salvatore Levantino,Massimo Ghioni
标识
DOI:10.1109/apec48139.2024.10509193
摘要

This paper introduces a novel scalable hybrid resonant converter based on the Dickson switched capacitor converter (SCC) structure for 48 V bus down-conversion. The conversion of the 48 V bus to the CPU/GPU core voltage typically includes a two-step process. First, an unregulated intermediate bus converter generates an intermediate bus voltage, commonly around 12 V. Then, a high-bandwidth multiphase voltage regulation module (VRM) provides the regulated core voltage. A lower intermediate bus voltage offers several advantages such as relaxed VRM specifications or the on-chip implementation of integrated and fully integrated voltage regulators (IVR/FIVR) in CMOS technology. To achieve a lower intermediate bus voltage, the proposed hybrid resonant SCC utilizes a multi-tapped autotrans-former (MTA) for increasing the conversion ratio. A prototype designed for converting 48 V to 3.4 V has been implemented to validate the proposed topology. A peak efficiency of 96.6 % and a maximum output current of 260 A are demonstrated. With a 48 V input voltage, the converter achieves a maximum power density of 920 W/inch 3 .
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