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XFX讯景RX6800海外版套装与碳化硅如何提升开关设计
 

日月开新元,天地又一春。刚刚度过了难忘的牛年春节,新的一年忙碌有序的工作活动也正式开启。刚从放松的假期重新投入到紧张充实的工作之中,难免会有些不适应,俗话说“除旧布新,纳福祈年”,既然是新的一年,自然要汰置旧的不合手工具,添置全新的趁手工具,更顺畅的创造价值,收获丰富的回报。谈起电源转换器的设计,诸如碳化硅(SiC)等宽禁带(WBG)技术是当今进行器件选择时的现实考虑。650V SiC MOSFET的推出使它们对于某些以前从没有考虑过的应用更具吸引力,这些器件在高效硬开关拓扑结构中表现出非常好的耐用性,因而是实现千瓦级电源解决方案功率因数校正(PFC)应用的理想选择。而且,由于它们还支持更高的开关频率,因此可以选择较小的磁性元件,从而缩小了许多设计的体积。尽管宽禁带器件有很多好处,但仅仅通过用SiC MOSFET替换硅基器件留下的空间并不能实现这些优势。工程师需要花一些时间来了解宽禁带器件的特性,以充分利用新器件带来的全部益处,同时还要了解他们各自的局限性和失效模式。


作为AMD核心AIB品牌,XFX讯景在本世代RX6000系列显卡发售的同时就发布了非公版本的RX6800海外版,非公拥有比公版更强的性能,更好的体质,更高级别的散热器,整体风格也更加个性化。以散热器为例,XFX讯景RX6800海外版采用了压铸式全铝合金散热器,配合三个静音散热风扇,立体的散热器外观设计赋予了显卡肌肉跑车般的线条质感,性能好似喷薄欲出。CoolSiC器件中体二极管的正向电压比硅MOSFET高四倍,因此LLC转换器在轻负载下效率可能下降0.5%。通过利用沟道进行升压,而不是通过体二极管,还可以实现PFC拓扑架构的高效率。一个关键的比较参数是导通电阻RDS(on)。硅MOSFET表面的参数看起来比SiC更好,但由于其较低的倍增系数(κ),在100℃时,一个84mΩ的CoolSiC器件与57mΩ的CoolMOS器件具有相同的RDS(on)(见图1)。与硅MOSFET相比,CoolSiC还具有更高的击穿电压V(BR)DSS,使其在需要低温环境下启动的应用中非常有益。

背板设计与整体散热器同样采用了压铸式全铝合金材质,全金属背板让显卡散热效率更强,值得一提的是,XFX讯景还为这块RX6800海外版在背板上加入了贯穿式风道设计,通过在背板尾部大面积开口,让空气能够更有效的穿透散热片,提升散热效率。因此在典型工作温度范围内导通电阻变化不大。EiceDRIVER系列仍然是CoolSiC MOSFET的理想协同器件。但是,为了获得数据表中定义的较低RDS(on),需要18V的栅极电压(VGS),而不是硅MOSFET的典型12V。如果选择新的栅极驱动器,则需要选择一个具有13V欠压锁定功能的驱动器,以确保目标应用在异常条件下安全运行。栅极负电压会导致SiC MOSFET长期退化,从而导致潜在故障。因此,设计工程师应绝对保证VGS不会在低于-2V以下运行超过15ns。如果发生这种情况,栅极阈值电压(VGS(th))的漂移可能会导致在整个应用寿命期间RDS(on)增大,最终这会导致来之不易的系统效率下降,在许多情况下正是由于高效率才会选择SiC。对于硅MOSFET,通常需要使用一个高值电阻以避免出现负VGS,从而减慢di/dt和dv/dt。但是,对于SiC器件,首选方法则是在栅极和源极之间插入一个二极管电压钳位。如果负电压纯粹是一个电感问题,则强烈建议选择带有开尔文源(Kelvin source)的CoolSiC器件,这可能导致EON损耗比没有它的器件低三倍。

刚毅的外观下,XFX讯景也加入了一些有趣的元素,譬如在显卡侧板加入了RADEON RX6800和XFX LOGO信仰灯的设计,红白相间的灯光元素让沉闷的机箱灵动了不少,信仰之力的加成也让性能加成“100%”。同时这种设计的好处是机箱也被赋予了客制化的元素,不再千篇一律,玩家可以有更多的个人属性加进去。CoolSiC MOSFET的另一个优点是,在漏-源极电压VDS高于50V时,它们具有更高的输出电容COSS,这样可以降低过冲水平,而无需采用栅极电阻。SiC技术的QOSS特性还有利于采用硬开关和谐振开关拓扑架构,原因是所需的放电更少,这会影响连续导通模式(CCM)图腾柱PFC中的Eon损耗。采用48mΩ器件,对于3.3kW CCM图腾柱PFC而言,效率可以达到99%以上(见图4),在双升压(Dual Boost)PFC设计中使用CoolMOS可能获得的最高效率峰值为98.85%。而且,尽管SiC MOSFET的成本较高,但基于SiC的设计总体上更具成本竞争力。SiC MOSFET与同等硅器件相比具有一系列优势,再加上其在硬开关应用中的耐用性,使其在大多数高效功率转换应用中值得考虑。650V CoolSiC系列的推出使SiC MOSFET技术对于那些需要将功率转换效率推向极限的应用更加经济可行。


XFX讯景此次携手著名电源厂商海盗船共同推出的XFX讯景RX6800海外版+RM850X电源套装组合,可谓是强强联手:作为AIB核心品牌,XFX讯景RX6800海外版有着今年显卡中强大的性能,却也有一定的电源需求;海盗船RM850X电源额定功率高达850W,采用全日系电容,通过了80PLUS金牌认证,有着更高的转换效率,能够保证高负载状态下电源实现平稳的功率输出。通过优秀电源搭配来保障显卡乃至整机的高效工作,为消费者省去了挑选的步骤,更加方便了消费者的购机体验,XFX讯景RX6800海外版+RM850X电源套装组合值得考虑。

 
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