Angesichts des stetig steigenden Bedarfs an Rechenleistung für KI-Systeme steht die Entwicklung von Servernetzteilen vor beispiellosen Herausforderungen. Insbesondere bei 1U-Servernetzteilen ist die Realisierung hoher Leistungsdichte, hoher Laststabilität und Miniaturisierung auf begrenztem Raum ein dringendes Problem für Ingenieure.
1U-Netzteildesign: Kondensatoren werden zum zentralen limitierenden Faktor für die Miniaturisierung
Bei Hochleistungs-Stromversorgungslösungen für 1U-KI-Server zählen Kondensatoren oft zu den am schwierigsten zu komprimierenden Bauteilen. Trotz der kontinuierlichen Verbesserung der Schaltfrequenz und des Wirkungsgrads neuer Leistungshalbleiter wie GaN konnten Größe und Platzbedarf für die Wärmeableitung von Servern nicht Schritt halten.
Bei dieser Konstruktion sind Kondensatoren nicht bloß unterstützende Bauteile, sondern ein Schlüsselfaktor, der direkt über den Erfolg der Stromversorgungslösung entscheidet.
1. Herausforderungen der Kondensatorminiaturisierung
Bei praktischen Projekten zur Stromversorgung von KI-Servern stehen Ingenieure typischerweise vor folgenden Herausforderungen:
• Erhöhte Leistungsdichte
• Reduzierung der Leistungsmodulgröße um über 50 %
• Stabiler Betrieb auch bei langfristig hohen Temperaturen, Betrieb in einer 105℃-Umgebung
• Hohe Belastbarkeit gegenüber Restwelligkeit, geeignet für den Langzeitbetrieb unter hoher Last
• Kontrollierbarer Kapazitätsabfall zur Aufrechterhaltung der Systemstabilität
Unter diesen Anforderungen wirkt sich die Reduzierung der Kondensatorgröße direkt auf das gesamte Systemdesign aus. Kleinere Kondensatorvolumina bedeuten, dass die Anforderungen an Kapazität und Restwelligkeitsfestigkeit möglicherweise nicht gleichzeitig erfüllt werden, was eine erhebliche Herausforderung für die Konstruktion darstellt.
2. Vorteile von GaN-Netzteilen und erhöhter Kondensatorbedarf
Mit der Einführung der GaN-Technologie (Galliumnitrid) haben sich die Schaltfrequenzen, der Wirkungsgrad und die Größe von Stromversorgungen verbessert, was aber auch höhere Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Kondensatoren mit sich gebracht hat.
Bei GaN-Netzteilen müssen die Kondensatoren nicht nur eine höhere Kapazitätsdichte aufweisen, sondern auch einem höheren Restwelligkeitsstrom standhalten und eine längere Lebensdauer haben, um die Systemstabilität zu gewährleisten.
YMIN IDC3-Serie Kondensatoren
Lösung der zentralen Herausforderungen von Stromversorgungslösungen mit hoher Leistungsdichte
Um diesen Herausforderungen zu begegnen, hat YMIN Electronics die IDC3-Serie von Flüssigaluminium-Elektrolytkondensatoren speziell für GaN-KI-Server-Netzteile entwickelt. Die Hauptvorteile dieser Kondensatoren sind ihre hohe Kapazitätsdichte und hohe Belastbarkeit bei Restwelligkeit. Dadurch gewährleisten sie einen stabilen Betrieb auch unter anspruchsvollen Bedingungen mit hohen Temperaturen und hoher Last und sind somit eine Schlüsselkomponente in Netzteilen mit hoher Leistungsdichte.
Produktinformationen
Serie: IDC3
Spezifikationen: 450 V / 1400 μF
Abmessungen: 30 × 70 mm
Aufbau: Hornförmiger Flüssigaluminium-Elektrolytkondensator
1. Das „zugrundeliegende Potenzial“ der Kondensatorminiaturisierung – 70 % Steigerung der Kapazitätsdichte
Die erhöhte Kapazitätsdichte der Kondensatoren der IDC3-Serie ermöglicht eine höhere Kapazität und bessere Belastbarkeit des Restwelligkeitsstroms ohne Vergrößerung der Abmessungen. Im Vergleich zu ähnlichen japanischen Produkten bietet die IDC3-Serie eine um 70,7 % höhere Kapazitätsdichte (von 13,64 μF/cm³ auf 23,29 μF/cm³). Dadurch kann die Größe des Leistungsmoduls um 55 % reduziert werden, ohne die Leistungsstabilität zu beeinträchtigen.
2. Stabilität im Langzeitbetrieb unter hoher Last: Restwelligkeit und Lebensdauer bei hohen Temperaturen
In Umgebungen mit hoher Last und hohen Temperaturen ist die Stabilität der Kondensatoren entscheidend. Die Kondensatoren der IDC3-Serie sind für hohe Restwelligkeitsströme (19 A) ausgelegt, wodurch die Anzahl parallelgeschalteter Kondensatoren effektiv reduziert, das Netzteillayout optimiert und das Risiko lokaler Wärmeentwicklung minimiert wird.
Darüber hinaus weist der IDC3 bei einer Betriebstemperatur von 105°C eine Lebensdauer von über 3000 Stunden auf, wobei die Kapazitätsverschlechterung innerhalb von 8% gehalten wird, was eine stabile Stromversorgungsleistung während des Langzeitbetriebs gewährleistet.
3. Systemvorteile: Mehr als nur Kondensatoroptimierung
Bei Navitas' GaN AI Server-Stromversorgungslösung bringt die Einführung der Kondensatoren der IDC3-Serie mehrere Verbesserungen mit sich: eine Steigerung der Energieeffizienz um 1% bis 2%, eine Reduzierung des Systemtemperaturanstiegs um etwa 10°C und eine signifikante Verkleinerung des Leistungsmoduls.
Diese Optimierungen führen letztendlich zur Stabilität und langfristigen Zuverlässigkeit des gesamten Serversystems und demonstrieren damit vollumfänglich die zentrale Rolle von Kondensatoren bei der Entwicklung von Stromversorgungen mit hoher Leistungsdichte.
Fazit: Die entscheidende Rolle von Kondensatoren im Netzteildesign von 1U-KI-Servern
Bei der Konstruktion von 1U-KI-Server-Netzteilen, die sowohl eine hohe Leistungsdichte als auch eine hohe Last aufweisen, sind Kondensatoren nicht bloß Bauteile, sondern ein entscheidendes Element für den langfristig stabilen Betrieb des Netzteils.
Die Kondensatoren der YMIN IDC3-Serie haben sich aufgrund ihrer überlegenen Kapazitätsdichte, ihrer hohen Belastbarkeit gegenüber Restwelligkeit und ihrer hohen Temperaturstabilität zu einem wichtigen Bestandteil der Stromversorgungsentwicklung für KI-Server entwickelt.
Veröffentlichungsdatum: 13. Januar 2026