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White paper – GaN en un formato 1/16 brick: conversión DC/DC de 300 W con convección natural

White paper – GaN en un formato 1/16 brick: conversión DC/DC de 300 W con convección natural

White Paper · GaN y diseño térmico

GaN en un formato 1/16 brick: conversión DC/DC no aislada de 300 W con convección natural

Cómo la conmutación con nitruro de galio y el diseño del disipador basado en CFD eliminan el ventilador de un convertidor de punto de carga de huella estándar — para ingenieros de potencia, hardware y diseño térmico

Premium PSUPowering Your Challenge
300 W
Salida continua · 405 W de pico durante 60 s
98 %
Eficiencia máxima
−17 %
Resistencia térmica del disipador · 13,6 → 11,3 K/W
−40 %
Masa de aluminio del disipador · 24 g → 15 g

Resumen ejecutivo

A los diseñadores de sistemas industriales de 24 V y 48 V se les pide entregar más potencia a sus raíles de punto de carga, eliminar los ventiladores y mantener la misma superficie de placa. El NP-0847 es la respuesta de Premium PSU: un convertidor buck síncrono no aislado en la huella estándar de la industria 1/16 brick (33,0 × 22,9 mm) que convierte de 9 V a 54 V en una salida ajustable de 3,3 V a 15 V, con hasta 20 A y 300 W (405 W de pico durante 60 s), una eficiencia de hasta el 98 % y refrigeración por convección natural [1].

Dos decisiones de diseño lo hacen posible:

  • Interruptores de potencia de nitruro de galio (GaN). Los HEMT de GaN de enriquecimiento no tienen carga de recuperación inversa y presentan una carga de puerta y de salida mucho menor que los MOSFET de silicio [4], por lo que cada flanco de conmutación desperdicia menos energía. Un controlador optimizado para GaN con control inteligente de tiempo muerto casi nulo reduce al mínimo las pérdidas de transición restantes.
  • Un disipador diseñado por simulación. Un estudio CFD conjugado 3D de 40 geometrías candidatas sustituyó un perfil comercial de aletas rectas por una matriz de 48 pines. La resistencia térmica disipador-ambiente se redujo un 17 % (de 13,6 K/W a 11,3 K/W) y la masa de aluminio un 40 % (de 24 g a 15 g), con la misma huella y altura [3].

Este documento explica la tecnología del módulo, su arquitectura y su diseño térmico, y aporta la información que un ingeniero necesita para integrarlo en su diseño.

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Incluye las tablas completas de especificaciones, el patillaje, el patrón de taladros, la tabla de ajuste y el circuito de aplicación recomendado del NP-0847.

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1. El reto de diseño

1.1 Densidad de potencia sin aire forzado

Los convertidores de punto de carga alimentados desde un bus de 24 V o 48 V son habituales en automatización industrial, comunicaciones y equipos de transporte. Los diseños con ventilador alcanzan una alta densidad de potencia, pero el ventilador añade ruido acústico, un filtro que mantener y un componente sujeto a desgaste que a menudo determina el intervalo de mantenimiento de todo el sistema. Eliminarlo traslada todo el presupuesto térmico a la conducción y la convección natural, lo que solo funciona si el convertidor disipa muy poco y el camino del calor hacia el ambiente es corto.

1.2 Dónde el silicio llega a su límite

En un convertidor buck síncrono con conmutación dura, los MOSFET de silicio pierden energía en cada flanco: al cargar y descargar la capacidad de salida, por el solapamiento de tensión y corriente durante la transición y por la recuperación del diodo intrínseco del interruptor síncrono. Con 48 V de entrada, estas pérdidas escalan con la tensión y la frecuencia de conmutación. El diseñador se ve obligado a elegir entre una frecuencia de conmutación baja (inductor grande, módulo más grande) y una más alta (más pérdidas, más calor). Eliminar el ventilador hace este compromiso aún más difícil.

Eliminar el ventilador traslada todo el presupuesto térmico a la conducción y la convección natural, y eso solo funciona si el convertidor disipa muy poco y el camino del calor hacia el ambiente es corto.

2. Por qué nitruro de galio

2.1 Ventajas a nivel de dispositivo

Los transistores de alta movilidad electrónica (HEMT) de GaN conducen a través de un gas de electrones bidimensional en lugar de un canal de silicio. Las consecuencias relevantes para el diseñador de conversión de potencia se resumen en la Tabla 1.

Tabla 1. HEMT de GaN frente a MOSFET de silicio en un medio puente con conmutación dura (cualitativo, según [4]).

Parámetro MOSFET de silicio HEMT de GaN de enriquecimiento
Carga de recuperación inversa (Qrr) Presente (diodo intrínseco) Nula: sin diodo intrínseco de portadores minoritarios
Carga de puerta (Qg) Mayor Mucho menor: menos pérdidas de excitación, flancos más rápidos
Carga de salida (Qoss) Mayor Menor: menos pérdidas de encendido en conmutación dura
Conducción inversa en tiempo muerto Caída del diodo intrínseco El canal conduce con VF ≈ Vth + |VGS(off)|; mantener el tiempo muerto corto
Consecuencia en un convertidor buck Las pérdidas por flanco limitan frecuencia y eficiencia Menos pérdidas por flanco; eficiencia y densidad pueden aumentar a la vez

2.2 Qué significa en un buck síncrono

La ausencia de carga de recuperación inversa elimina el pico de corriente y las pérdidas asociadas que se producen cuando el interruptor del lado alto se enciende contra un dispositivo del lado bajo en conducción. Una menor carga de puerta y de salida acorta la transición de conmutación, lo que reduce las pérdidas por solapamiento y permite un inductor compacto sin penalizar la eficiencia. Como un dispositivo de GaN en conducción inversa tiene una caída de tensión mayor que un diodo intrínseco de silicio [4], el tiempo muerto debe mantenerse lo más corto posible. El controlador del NP-0847 lo resuelve con un control inteligente de tiempo muerto casi nulo (apartado 3.2).

3. Arquitectura del NP-0847

Figura 1. Diagrama de bloques funcional del NP-0847.
Figura 1. Diagrama de bloques funcional del NP-0847.

3.1 Etapa de potencia

La etapa de potencia es un convertidor buck síncrono. Un filtro de entrada cerámico (MLCC) suministra la corriente de entrada pulsada junto a un medio puente de dos HEMT de GaN de enriquecimiento de clase 100 V. El nodo de conmutación alimenta un inductor de potencia de bajas pérdidas, seguido de un shunt de precisión para la medida de corriente y un filtro de salida cerámico. Todos los componentes de potencia se sitúan bajo un disipador de aluminio común (Figura 2).

3.2 Control y temporización

Un controlador buck síncrono diseñado para interruptores de GaN excita ambos HEMT mediante drivers de puerta integrados. El diseño utiliza:

  • PWM de frecuencia fija a unos 490 kHz con modulación de espectro ensanchado, que reparte la energía de las emisiones conducidas y radiadas en una banda más amplia.
  • Control inteligente de tiempo muerto casi nulo, que minimiza el tiempo que cada dispositivo de GaN pasa en conducción inversa.
  • Funcionamiento en modo pulse-skipping a carga ligera, para mantener bajas las pérdidas en ese régimen.
  • Arranque suave de unos 6,7 ms, para limitar la corriente de irrupción hacia la capacidad de salida.
  • Sensado remoto y ajuste por resistencia, para situar el punto de regulación en la carga y fijar la salida entre 3,3 V y 15 V.

3.3 Medida y protecciones

La corriente del inductor se mide con un shunt dedicado en lugar de con la resistencia DC del inductor. El shunt proporciona una señal que no deriva con la temperatura del inductor, lo que hace más consistente la detección de cortocircuitos. El módulo incorpora limitación de corriente para protección frente a sobrecarga y cortocircuito, bloqueo por subtensión de entrada y apagado por sobretemperatura gobernado por un sensor de temperatura montado en la PCB (umbral superior a 100 °C) [1][2].

4. Diseño térmico

4.1 La restricción de la convección natural

Sin flujo de aire forzado, el calor sale del módulo a través de los pines hacia la placa base y, sobre todo, desde el disipador al aire circundante por convección natural y radiación. En convección natural, el factor decisivo no es la superficie de aletas, sino que el aire frío pueda llegar a ella. Un patrón de aletas denso que parece bueno sobre el papel puede atrapar aire prácticamente a la temperatura del metal.

4.2 Optimización del disipador mediante CFD

Premium PSU realizó un estudio CFD conjugado 3D (aire y aluminio resueltos conjuntamente, incluyendo convección y radiación) con la disipación de diseño de 5,19 W y 25 °C de temperatura ambiente [3]. Partiendo de un perfil comercial de aletas rectas, se evaluaron 40 geometrías en cinco fases (perfiles de partida, aletas interrumpidas, aletas segmentadas, pines con separación igual a la ranura y espesor de pin), con un total de 77 simulaciones 3D. El flujo de trabajo utilizó herramientas de código abierto (OpenFOAM, gmsh, scikit-fem, ParaView y Python), con un agente de IA que automatizó la generación de geometrías, la ejecución de simulaciones y el postprocesado de resultados. El modelo de simulación se validó frente a un prototipo medido, con una desviación del +3,9 % [3].

Figura 3. Resultados CFD: perfil comercial de aletas rectas (a, b) frente a matriz de pines optimizada (c, d). Líneas de corriente coloreadas según la temperatura del aire.
Figura 3. Resultados CFD: perfil comercial de aletas rectas (a, b) frente a matriz de pines optimizada (c, d). Líneas de corriente coloreadas según la temperatura del aire.

El diseño seleccionado (Q4) es una matriz de 48 pines de 1,38 × 1,32 mm con separaciones de 3 mm en ambas direcciones. El perfil comercial tenía canales cerrados alimentados solo por los extremos, por lo que el aire se estancaba y se calentaba casi hasta la temperatura del metal. En la matriz de pines, el aire entra por todos los lados y atraviesa la matriz; con pines más finos caben más caminos de aire y el aire entre ellos está entre 1,5 K y 2 K más frío [3].

Figura 4. Resistencia térmica y masa: perfil comercial frente a disipador de pines optimizado por CFD [3]. (Gráfico con etiquetas originales en inglés.)
Figura 4. Resistencia térmica y masa: perfil comercial frente a disipador de pines optimizado por CFD [3]. (Gráfico con etiquetas originales en inglés.)

Tabla 2. Comparativa de disipadores a 5,19 W, 25 °C ambiente, convección natural [3].

Métrica Perfil comercial Pines optimizado (Q4) Variación
Resistencia térmica disipador-ambiente 13,6 K/W 11,3 K/W −17 %
Incremento de temperatura del disipador a 5,19 W Referencia 12 K menos −12 K
Masa de aluminio 24 g 15 g −40 %
Calor evacuado por convección / radiación 67 % / 33 % 71 % / 29 % —

Se evaluó el cobre y se descartó. La conducción dentro del disipador no es el cuello de botella: la diferencia de temperatura a través del aluminio es de solo 2,5 K a 4 K. Una base difusora de cobre ganó 1,2 K; un disipador íntegramente de cobre ganó 1,3 K pero, sin anodizar, perdió unos 10 K por su menor radiación y pesaba 3,3 veces más [3]. El disipador de producción es de aluminio 6063-T5 anodizado [1].

5. Especificaciones principales

Tabla 3. Principales características eléctricas, mecánicas y ambientales (preliminares, Gen1) [1].

Parámetro Valor Unidad
Tensión de entrada nominal 24 / 48 V
Rango de tensión de entrada 9 a 54 (VIN > VOUT) V
Tensión de entrada de arranque 8 V
Tensión de salida (fijada con RTRIM) 3,3 / 5 / 12 / 15 V
Corriente de salida, continua / pico (60 s) 20 / 27 A
Potencia de salida a 15 V, continua / pico 300 / 405 W
Eficiencia Hasta 98 %
Regulación de línea / carga, máx. 0,5 / 1,3 %
Rizado y ruido (BW 20 MHz), máx. 6 %pp
Dimensiones (An × Prof × Al) 33,0 × 22,9 × 30 mm
Huella 1/16 brick, pines pasantes —
Temperatura de funcionamiento / almacenamiento −40 a 50 / −55 a 85 °C
Refrigeración Convección natural —
Humedad relativa 5 a 95 %
MTBF > 10 Mh

La densidad de potencia, contando el disipador, es de unos 13 W/cm³ (300 W en 22,7 cm³), calculada a partir de los valores anteriores.

6. Cómo integrar el NP-0847

6.1 Patillaje y huella

Tabla 4. Funciones de los pines [1].

Pin Función Notas
1 VIN (+) Entrada positiva
2 ON/OFF Habilitación remota
3 VIN (−) Retorno de entrada
4 VOUT (−) Retorno de salida, pin de potencia
5 PWR GOOD Estado en drenador abierto; pull-up externo (10 kΩ a 3,3 V)
6 TRIM Ajuste de la tensión de salida
7 SENSE (+) Sensado remoto en la carga
8 VOUT (+) Salida positiva, pin de potencia

6.2 Ajuste de la tensión de salida

La salida se fija con una única resistencia RTRIM entre TRIM y VOUT (−). Los valores estándar se indican en la Tabla 5.

Tabla 5. Resistencia de ajuste para las tensiones de salida estándar [1].

VOUT (V) RTRIM (kΩ)
3,3 Abierto
5 11,3
12 2,15
15 1,58

6.3 Circuito de aplicación típico

  • Colocar un condensador de entrada de 100 µF entre VIN (+) y VIN (−), cerca del módulo.
  • Colocar condensadores de 0,1 µF cerámico y de 22 µF en la salida. Conectar SENSE (+) en la carga para una mejor regulación.
  • Conectar PWR GOOD con pull-up al raíl lógico (10 kΩ a 3,3 V en el circuito de referencia).
  • El módulo no tiene protección contra inversión de polaridad: añadirla externamente si la entrada puede invertirse en la aplicación.
  • Mantener VIN por encima de VOUT; la entrada mínima de funcionamiento es 9 V y el módulo arranca a 8 V.
  • Permitir el flujo de aire vertical libre alrededor del disipador: el diseño térmico se basa en que el aire entre en la matriz de pines por todos los lados.

7. Seguridad, medio ambiente y fiabilidad

  • Seguridad: diseñado según IEC 62368-1, grado de contaminación PD2, categoría de sobretensión OV2 [1].
  • Cumplimiento ambiental: RoHS según la Directiva (UE) 2015/863 y REACH [1].
  • Fiabilidad: MTBF previsto superior a 10 millones de horas [1].
  • Protecciones: limitación de corriente frente a sobrecarga y cortocircuito, bloqueo por subtensión de entrada y apagado por sobretemperatura.

Conclusión

El NP-0847 demuestra que la conmutación con GaN y el diseño térmico guiado por simulación permiten, en conjunto, que un convertidor 1/16 brick entregue 300 W sin ventilador. El GaN elimina las pérdidas de recuperación inversa y acorta cada flanco de conmutación; el control de tiempo muerto casi nulo mantiene bajas las pérdidas por conducción inversa; y un disipador de pines optimizado por CFD evacúa el calor restante al ambiente con un 17 % menos de resistencia térmica y un 40 % menos de aluminio que un perfil de catálogo. Para el diseñador del sistema, el resultado es un módulo de huella estándar con las funciones de control y protección que se esperan de un brick, y una pieza móvil menos en el sistema.

Para evaluar el NP-0847 en su aplicación, contacte con el equipo de ingeniería de Premium PSU a través de www.premiumpsu.com.

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Incluye las tablas completas de especificaciones, el patillaje, el patrón de taladros, la tabla de ajuste y el circuito de aplicación recomendado del NP-0847.

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Referencias

  • [1] Premium PSU, CA-762-C Datasheet NP-0847 (Gen1), ed. 3, 2026-08-05.
  • [2] Premium PSU, Esquema SCH-NP0847 – Buck Converter BRICK, rev. B, 2026-10-14 (interno).
  • [3] Premium PSU, GaN heatsink: from commercial profile to CFD-optimised design, estudio interno (OpenFOAM), 2026 (disponible bajo petición).
  • [4] GaN Systems, GN001 Application Guide: Design with GaN Enhancement Mode HEMT, 2018-02-28. https://gansystems.com
  • [5] IEC 62368-1, Audio/video, information and communication technology equipment – Part 1: Safety requirements.
  • [6] Directiva Delegada (UE) 2015/863 de la Comisión, por la que se modifica el anexo II de la Directiva 2011/65/UE (RoHS).
Sobre Premium PSU — Premium PSU es una de las mayores empresas de fuentes de alimentación de Europa y ofrece soluciones al mercado industrial, entre ellas aplicaciones en maquinaria de alta tecnología, transporte, energía y entornos extremos. Fundada en 1991, Premium diseña y fabrica sistemas de conversión de potencia para clientes de todo el mundo. La gama de Premium PSU incluye convertidores DC/DC, sistemas de alimentación ininterrumpida, inversores DC/AC, fuentes de alimentación AC/DC y cualquier solución que requiera alta fiabilidad, de 50 W a 72 kW. El producto a medida es el estándar de Premium PSU: cualquier variación de un producto existente o nuevo desarrollo puede realizarlo nuestro departamento de I+D, un equipo de más de 50 ingenieros con amplia experiencia. Todos los productos cumplen las especificaciones y normativas que exige cada aplicación, y todos los proyectos, desde el concepto y el diseño hasta la homologación del producto, se realizan en Barcelona bajo estrictos controles de calidad.
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,

White Paper Herramientas de simulación y ensayo que garantizan el éxito desde la primera entrega

Engineering Insight · Artículo técnico

Herramientas de simulación y ensayo que garantizan el éxito desde la primera entrega

Cómo Premium SA construye fuentes de alimentación y sistemas de conversión a medida que funcionan en el primer prototipo

Premium SA
Born in Barcelona, Powering the World
4
Capas de simulación
≥6 dB
Margen de diseño EMC
3 unidades
DVT sin retrabajo
RPN > 100
Umbral de verificación FMEA

Resumen ejecutivo

El proyecto a medida de electrónica de potencia para sectores críticos — ferroviario, defensa, energía, infraestructura — no permite el ciclo iterativo del producto de catálogo. Las series son cortas, los plazos son contractualmente vinculantes y el primer prototipo entregado al cliente debe operar dentro de especificación. La iteración masiva de hardware no es una opción viable ni económica ni temporalmente.

Premium SA ha desarrollado una cadena integrada de simulación y ensayo que reduce sistemáticamente el riesgo del primer prototipo. La filosofía es directa: cada hora de simulación bien formulada ahorra entre cinco y diez horas de bring-up físico, y cada fallo detectado en la fase de modelado evita costes que se multiplican exponencialmente cuando aparecen en producción o en campo.

La metodología D2x: cinco fases, una cadena. La cadena se sustenta en la metodología propietaria D2x de Premium SA — D2W (Design to Win), D2F (Design to Fabrication), D2C (Design to Cost), D4R (Design for Reliability) y D4Co (Design for Compliance / Component) — con stage-gates cuantitativos entre fases y un V-Model que vincula cada requisito con su evidencia de verificación.

1. El reto del proyecto a medida: sin segunda oportunidad

Los equipos a medida nacen de un pliego de condiciones: 15 kV DC en una subestación ferroviaria, refrigeración pasiva en un convertidor de defensa desplegable a −40 °C, un form factor para una cabina de tracción que no admite ni un milímetro adicional. Cada uno de estos requisitos elimina familias enteras de soluciones de catálogo y obliga a diseñar desde el nivel de topología hacia arriba.

La consecuencia operativa es severa: el primer prototipo entregado al cliente — típicamente entre la semana cuatro y la semana seis del proyecto — se valida contra el contrato completo, no contra una versión simplificada. Cualquier desviación que aparezca en esa validación tiene tres posibles salidas, todas costosas: rediseño parcial con replanificación de calendario, aceptación de penalizaciones contractuales o rechazo del lote con sustitución.

Las series son cortas — de 50 a 500 unidades es un rango típico en ferroviario y defensa — y la curva de aprendizaje del producto se agota antes de cubrir el sobrecoste de la iteración. El éxito en el primer prototipo no es un objetivo deseable; es el umbral mínimo de viabilidad económica.

La métrica clave: la tasa de aprobación del DVT en primer intento. En los proyectos donde se acortan etapas por presión de calendario, este indicador cae rápidamente y arrastra plazos y márgenes. Aplicar la cadena de simulación de forma completa es lo que lo protege.

2. La cadena de simulación previa al prototipo

La verificación pre-hardware se estructura en cuatro capas que cubren los cuatro vectores de fallo dominantes en electrónica de potencia: comportamiento eléctrico en transitorios, disipación térmica, compatibilidad electromagnética y control digital. Las cuatro capas se ejecutan en paralelo y se cruzan en puntos de validación cuantitativa.

2.1 Modelado eléctrico: SPICE / PLECS / Simulink

La primera capa es el modelo del circuito de potencia. Las herramientas estándar — SPICE para el análisis detallado de conmutación, PLECS o Simulink para modelos promediados y simulación de sistema completo — permiten verificar, antes de fabricar la primera PCB, que el bucle de control cerrado es estable en todo el rango de operación, que las formas de onda en nodos críticos no superan los márgenes de tensión de los semiconductores y que las pérdidas calculadas son coherentes con la disipación térmica disponible.

En topologías con semiconductores de banda prohibida ancha (SiC, GaN), el modelado preciso de los efectos parásitos del encapsulado es decisivo. Un caso de uso del proyecto europeo de investigación ALL2GaN ha documentado cómo la inductancia parásita del bucle de potencia condiciona el dimensionamiento del snubber en rectificadores totem-pole de 3 kW/48 V que alcanzan un 97,5 % de eficiencia y 40 W/in³ de densidad: sin un modelo eléctrico que capture la inductancia del encapsulado TOLL frente al PG-DSO-20, el dimensionamiento queda fuera del óptimo.

2.2 Simulación CFD térmica: del chip al sistema

La segunda capa cubre el dominio térmico. La simulación CFD permite caracterizar tres niveles de detalle: la disipación a nivel de chip y la resistencia unión-encapsulado del semiconductor; la circulación de aire o líquido en el producto completo; y la transferencia de calor con el entorno — cabina, armario, exterior.

Para densidades de potencia exigentes — los servidores OCP actuales para cargas de trabajo de IA deben disipar cientos de kilovatios por rack, y las variantes más exigentes se aproximan a flujos térmicos locales superiores a 700 W/cm² en zonas activas — las soluciones de microcanales líquidos integrados con refrigerante dieléctrico, en geometrías de canal de fracción de milímetro, son ya tecnología de producción.

La validación cruzada entre el modelo eléctrico (que entrega el mapa de pérdidas por componente) y el modelo térmico (que entrega el mapa de temperaturas) cierra el primer ciclo: un punto de operación con pérdidas plausibles pero temperatura inaceptable obliga a revisar la topología, no a sobredimensionar la disipación.

2.3 Simulación de pre-conformidad EMC

La tercera capa es la compatibilidad electromagnética. Una sesión de pre-conformidad en cámara semianecoica cuesta típicamente varios miles de euros y consume días de calendario; descubrir un fallo de emisiones radiadas en esa fase, con el producto ya cableado, es uno de los escenarios más dañinos para un proyecto a medida.

Las herramientas modernas de simulación EMC — resolutores por el Método de los Momentos (MoM) para emisiones radiadas, modelos de haz de cables para emisiones conducidas, simuladores específicos de PCB para resonancias del plano de masa — permiten predecir el comportamiento del producto frente a las normas aplicables (CISPR 32, EN 50121-3-2 para ferroviario, MIL-STD-461 para defensa) antes de fabricar. El criterio de Premium SA establece un margen de diseño mínimo de 6 dB respecto a los límites aplicables; cualquier punto del espectro que quede dentro de ese margen en simulación desencadena una iteración de diseño antes de fabricar.

2.4 MATLAB / Simulink: validación del control digital

La cuarta capa simulada cubre el bucle de control digital. MATLAB y Simulink permiten verificar la estabilidad de los lazos de tensión, corriente y temperatura en todo el rango de carga, identificar puntos de operación con margen de fase insuficiente y dimensionar compensadores antes de implementarlos en firmware. La generación automática de código C desde el modelo Simulink reduce el riesgo de discrepancia entre lo simulado y lo desplegado.

Esta capa cobra especial relevancia cuando el control debe certificarse a nivel de seguridad funcional — SIL2 o SIL3 según EN 50128 en ferroviario, ASIL-B o ASIL-C según ISO 26262 en automoción. La trazabilidad entre el requisito de seguridad, el modelo Simulink, el código generado y el ensayo asociado es tanto un requisito normativo como una práctica de calidad.

3. Análisis de fiabilidad cuantitativa: D4R

La fiabilidad no solo se verifica en el banco; se diseña. El análisis de fiabilidad cuantitativa — encarnado en Premium SA en el bloque metodológico D4R — permite comprometerse con el cliente a cifras de MTBF respaldadas por modelo y evidencia.

3.1 Cálculo de MTBF

El cálculo de MTBF en Premium SA sigue las normas aceptadas en cada sector: Telcordia SR-332 (antes Bellcore) y MIL-HDBK-217F para los mercados anglosajón y de defensa; Siemens SN29500 para clientes industriales europeos; IEC 61709 cuando lo requiere el cliente; FIDES para sectores con requisitos de severidad ambiental particulares.

En topologías con semiconductores de banda prohibida ancha, los factores de derating son especialmente relevantes. El SiC permite operar la unión a 200 °C, y el GaN entre 175 °C y 200 °C; sin embargo, la práctica habitual en proyectos a medida es trabajar con un derating del 30 al 50 % sobre los límites de la hoja de datos. Operar un MOSFET de SiC a Tj = 150 °C frente a Tj = 175 °C, con todo lo demás constante, multiplica aproximadamente por dos la tasa de fallos.

3.2 FMEA: clasificación sistemática de riesgos

La FMEA se aplica al diseño del producto (Design FMEA) y al proceso de fabricación (Process FMEA). Para cada modo de fallo identificado se evalúan tres dimensiones — severidad, ocurrencia probable y detectabilidad — y se obtiene un Número de Prioridad de Riesgo (RPN) como producto de las tres. La práctica de Premium SA establece dos umbrales: ningún modo de fallo con severidad 9 o 10 (sobre 10) puede salir de la FMEA sin acción correctora documentada, y cualquier modo con RPN superior a 100 entra en el plan de verificación con un ensayo específico.

3.3 FTA: árbol descendente desde el efecto

El Análisis por Árbol de Fallos (FTA) trabaja en la dirección opuesta a la FMEA: parte de un evento temido — pérdida de la salida de potencia, emisión de tensión peligrosa a la carga — y desciende identificando las combinaciones de fallos elementales que pueden producirlo. El análisis cuantitativo, alimentado con tasas de fallo de componentes, permite calcular la probabilidad del evento temido y verificar que satisface los objetivos contractuales o normativos — un PFH inferior a 10−7 para SIL3, por ejemplo. FMEA y FTA son complementarias: la FMEA es exhaustiva y ascendente; el FTA es analítico y descendente.

4. Ensayo físico: DVT, HALT y HASS

La simulación reduce la incertidumbre pero no la elimina. El plan de ensayo físico cierra el flujo verificando las predicciones del modelo contra la realidad y caracterizando el producto frente a modos de fallo que el modelo no captura.

4.1 DVT: Design Verification Testing

El DVT es la batería completa de verificación de los requisitos contractuales del producto: comportamiento eléctrico nominal y en transitorios, regulación de salida en todo el rango de carga, comportamiento térmico en condiciones nominales y de derating, márgenes EMC respecto a la norma aplicable, ensayos mecánicos — vibración, choque, ciclado térmico — y comportamiento ante fallos de entorno simulados. La práctica estándar ejecuta el DVT sobre tres unidades; las tres deben superar todos los ensayos sin retrabajo.

4.2 HALT y HASS: filtros acelerados

El HALT (Highly Accelerated Life Testing) lleva el producto más allá de las condiciones operacionales — rampas de temperatura entre −80 °C y +120 °C con vibración simultánea en seis ejes — para identificar márgenes operacionales y destructivos. El objetivo es acelerar drásticamente la aparición de fallos latentes para poder corregirlos antes de la producción en serie.

El HASS (Highly Accelerated Stress Screening) aplica el conocimiento obtenido en el HALT como filtro de producción: cada unidad fabricada se somete a un perfil acelerado (típicamente entre el 50 y el 80 % del margen operacional identificado en el HALT) para descartar unidades con defectos latentes antes del envío. La combinación HALT+HASS no sustituye al DVT; lo complementa.

5. La metodología D2x como marco estructural

Las capas anteriores solo aportan valor si se aplican en el momento adecuado y con el criterio adecuado. La metodología D2x estructura este flujo: cada una de las cinco fases tiene asignado un conjunto de actividades de simulación y ensayo, con stage-gates cuantitativos entre fases que solo se cruzan cuando se cumplen los criterios.

«El stage-gate convierte la metodología en disciplina, no en intención. Una fase no se cierra porque haya pasado el calendario; se cierra porque se ha cumplido la métrica.»

El V-Model que estructura la metodología vincula cada requisito de la rama descendente con su fase de verificación correspondiente en la rama ascendente. Para el software crítico para la seguridad, el V-Model es un requisito normativo: EN 50128 lo prescribe para el software ferroviario clasificado de SIL1 a SIL4; ISO 26262, para automoción de ASIL-A a ASIL-D; e IEC 61508 es la norma paraguas de la seguridad funcional industrial.

6. Conclusión

«En proyectos a medida, el éxito en el primer prototipo no es un objetivo; es el umbral mínimo de viabilidad. Premium SA ha construido la cadena de simulación y ensayo que convierte ese umbral en práctica reproducible.»

La cadena descrita — cuatro capas de simulación, tres herramientas de fiabilidad cuantitativa, dos niveles de ensayo acelerado, todas estructuradas por la metodología D2x — es la respuesta operativa de Premium SA a una restricción estructural: el primer prototipo tiene que funcionar.

Para el ingeniero del cliente que evalúa proveedores de electrónica de potencia a medida, la pregunta relevante no es si el proveedor sabe diseñar, sino si sabe verificar.

Referencias

Norma / documento Ámbito
Telcordia SR-332 (Issue 4) Predicción de fiabilidad — equipos electrónicos
MIL-HDBK-217F Notice 2 Predicción de fiabilidad — defensa
Siemens SN29500 Tasas de fallo — industrial europeo
FIDES Guide 2022 Metodología de fiabilidad — entornos complejos
IEC 61508 Seguridad funcional — industrial
EN 50128:2011 Software ferroviario — SIL1 a SIL4
ISO 26262 Seguridad funcional en automoción — ASIL-A a ASIL-D
CISPR 32 EMC — equipos multimedia
EN 50121-3-2 EMC — material rodante ferroviario
MIL-STD-461 EMC — equipos de defensa

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TCO real a 5 años: fusible convencional vs. eFuse en un armario industrial de 50 circuitos DC 24 V

White Paper · Análisis TCO

TCO real a 5 años: fusible convencional vs. eFuse en un armario industrial de 50 circuitos DC 24 V

Análisis del coste total de propiedad de dos esquemas de protección de circuitos DC 24 V en un escenario industrial representativo

€7.994,50
Ahorro neto a 5 años
14 meses
Payback del eFuse
321 %
ROI a 5 años
−82%
Reducción del coste por evento

Resumen ejecutivo

Este análisis compara el coste total de propiedad (TCO) a 5 años de dos esquemas de protección de circuitos DC 24 V en un armario industrial representativo de 50 canales: fusibles convencionales tipo gG frente a fusibles electrónicos (eFuses) con señalización LED. El escenario asume 6 eventos de fallo al año, un coste de parada de línea de 500 €/hora y mano de obra técnica a 65 €/hora. Resultado: el eFuse amortiza su coste inicial en 14 meses y genera un ahorro neto de 7.994,50 € en el horizonte de 5 años frente al fusible convencional.

Si es la primera vez que se acerca a esta tecnología, le recomendamos empezar por nuestra introducción: qué es un fusible electrónico (eFuse) y por qué está sustituyendo a los fusibles convencionales en armarios industriales.

1. Definición del escenario de análisis

El análisis se basa en una instalación industrial representativa de los proyectos habituales en el mercado español: una línea de producción con un armario de control que alimenta 50 circuitos DC 24 V independientes (sensores, actuadores, válvulas, pequeños motores y variadores). Los parámetros del escenario se detallan a continuación:

Parámetro del escenario Valor utilizado Fuente / justificación
Número de circuitos DC 24 V 50 canales Armario de automatización industrial típico
Corriente por canal Mixta: 25× a 2 A, 15× a 4 A, 10× a 6 A Cargas tipo: sensores, válvulas, motores pequeños
Eventos de fallo de circuito / año 6 eventos Estimación conservadora para entorno industrial con EMC moderada
Coste de parada de línea (€/hora) 500 €/hora Sector de fabricación discreta: rango habitual 200–2.000 €/hora
Coste de mano de obra técnica (€/hora) 65 €/hora Electricista industrial cualificado, España 2025
Horizonte de análisis 5 años (60 meses) Ciclo de vida habitual de equipos de armario
Tasa de descuento 0% (análisis nominal) Simplificación conservadora; la ventaja del eFuse es mayor con descuento

2. TCO del fusible convencional

2.1 Costes de inversión inicial

El coste de material para proteger 50 canales con fusibles convencionales incluye portafusibles, fusibles de distintos calibres y el stock de repuestos inicial:

Elemento Cantidad Precio unit. (ref.) Subtotal
Portafusibles DIN rail (por canal) 50 uds. 4,50 € 225 €
Fusibles gG 2 A (25 canales) 25 uds. + 10 repuesto 0,80 € 28 €
Fusibles gG 4 A (15 canales) 15 uds. + 6 repuesto 0,90 € 19 €
Fusibles gG 6 A (10 canales) 10 uds. + 4 repuesto 1,10 € 15 €
Mano de obra de instalación (5 h × 65 €) 5 horas 65 €/h 325 €
Inversión inicial total 612 €

2.2 Costes operativos anuales

Cada evento de fallo de un fusible convencional en este escenario implica tres tipos de coste: diagnóstico (localizar el fusible fundido), parada de línea y reposición del fusible. El tiempo medio de diagnóstico en un armario de 50 circuitos sin señalización de fallo es de 45 minutos.

Componente de coste por evento Tiempo / cant. Coste unit. Coste / evento Coste anual (6 ev.)
Diagnóstico y localización (técnico) 45 min 65 €/h 48,75 € 292,50 €
Parada de línea (producción detenida) 45 min 500 €/h 375,00 € 2.250,00 €
Reposición de fusible + stock 1 ud. 1,00 € 1,00 € 6,00 €
Coste total por evento → anual 424,75 € 2.548,50 €
Resumen TCO fusible convencional Importe Acumulado 5 años
Inversión inicial (material + instalación) 612 € 612 €
Año 1 — eventos de fallo 2.548,50 € 3.160,50 €
Año 2 2.548,50 € 5.709,00 €
Año 3 2.548,50 € 8.257,50 €
Año 4 2.548,50 € 10.806,00 €
Año 5 2.548,50 € 13.354,50 €
TCO total 5 años — fusible convencional 13.354,50 €

3. TCO del fusible electrónico (eFuse)

3.1 Costes de inversión inicial

Para proteger 50 canales con eFuses se requieren 13 módulos de 4 canales (12 módulos completos + 1 para los 2 canales restantes). Se utiliza como referencia de precio un módulo competitivo del mercado europeo (rango medio-alto, con señalización LED por canal y corriente ajustable de 1 a 10 A):

Elemento Cantidad Precio unit. (ref.) Subtotal
Módulos eFuse 4 canales 24 V (gama media-alta) 13 módulos 200,00 € 2.600 €
Fuente DIN rail 24 V/20 A (alimentación común) 2 uds. 120,00 € 240 €
Mano de obra de instalación (4 h × 65 €) 4 horas 65 €/h 260 €
Inversión inicial total 3.100 €
Nota: la mano de obra de instalación del eFuse es ligeramente menor que la del fusible convencional porque no hay que instalar 50 portafusibles individuales; los módulos de 4 canales se conectan más rápidamente al carril DIN con conexión push-in o tornillo estándar.

3.2 Costes operativos anuales

Con el eFuse instalado, el proceso de diagnóstico cambia radicalmente. El LED rojo del canal en fallo es visible en el frontal del módulo sin abrir el armario. En instalaciones con SCADA, la señal de alarma digital indica el canal exacto en el sistema de supervisión. El tiempo medio de diagnóstico cae a 8 minutos. El rearme es manual (pulsador) o automático según la configuración; en este escenario se asume el modo manual para un mayor control por parte del operario.

Componente de coste por evento Tiempo / cant. Coste unit. Coste / evento Coste anual (6 ev.)
Diagnóstico y localización (técnico) 8 min 65 €/h 8,67 € 52,00 €
Parada de línea (producción detenida) 8 min 500 €/h 66,67 € 400,00 €
Reposición de componentes 0 (no hay) 0 € 0 € 0 €
Coste total por evento → anual 75,34 € 452,00 €
Resumen TCO fusible electrónico (eFuse) Importe Acumulado 5 años
Inversión inicial (módulos + fuente + instalación) 3.100 € 3.100 €
Año 1 — eventos de fallo 452,00 € 3.552 €
Año 2 452,00 € 4.004 €
Año 3 452,00 € 4.456 €
Año 4 452,00 € 4.908 €
Año 5 452,00 € 5.360 €
TCO total 5 años — eFuse 5.360 €

4. Comparativa y análisis de rentabilidad

Métrica Fusible convencional Fusible electrónico (eFuse)
Inversión inicial 612 € 3.100 €
Coste operativo anual (6 ev./año) 2.548,50 € 452,00 €
TCO 3 años 8.257,50 € 4.456 €
TCO 5 años 13.354,50 € 5.360 €
Ahorro neto a 5 años — 7.994,50 €
Punto de equilibrio (payback) — 14 meses
Reducción del tiempo de diagnóstico Base (45 min) −82% (8 min)
Reducción del coste por evento Base (424,75 €) −82% (75,34 €)
Reposición de componentes / año 6 fusibles 0 (sin consumibles)

El eFuse amortiza su inversión adicional de 2.488 € (3.100 € − 612 €) en 14 meses gracias al ahorro de 2.096,50 € anuales en costes de diagnóstico y parada. En el horizonte de 5 años, cada euro adicional invertido en el eFuse devuelve 3,21 € en ahorro neto. El ROI a 5 años sobre la inversión adicional es del 321 %.

5. Sensibilidad del resultado: ¿cuándo NO compensa el eFuse?

El análisis anterior asume 6 eventos de fallo al año y un coste de parada de 500 €/hora. Es importante entender cómo varía la conclusión con parámetros distintos:

Escenario Eventos/año Coste parada (€/h) Payback eFuse Conclusión
Producción continua (base) 6 500 € 14 meses eFuse claramente rentable
Alta frecuencia de fallo 12 500 € 7 meses eFuse muy rentable
Parada muy cara (data center) 4 2.000 € 6 meses eFuse muy rentable
Instalación poco exigente 2 200 € 91 meses (unos 7,5 años) No se amortiza en 5 años
Instalación simple, pocas paradas 1 100 € >10 años Fusible convencional más económico

La regla práctica es la siguiente: si una instalación con 50 circuitos DC 24 V sufre 2 o menos eventos de fallo al año y el coste de parada es de 200 €/hora o inferior, el fusible convencional puede ser económicamente preferible en un horizonte de 5 años. En todos los demás escenarios industriales habituales, el eFuse es la opción más rentable.

El umbral de rentabilidad del eFuse disminuye significativamente en instalaciones donde la monitorización remota del estado de los circuitos tiene un valor añadido independiente (integración SCADA, mantenimiento predictivo, cumplimiento de normativa de seguridad funcional). En esos casos, el eFuse con IO-Link se compara con el coste de instalar un sistema de monitorización separado, y generalmente sale ganando.

6. Metodología y limitaciones del análisis

Este análisis se basa en un escenario industrial representativo, no en una instalación real específica. Los precios unitarios de los módulos eFuse son orientativos y varían según el fabricante, el volumen de compra y el acuerdo de canal. Los parámetros de coste operativo (parada, mano de obra) son estimaciones basadas en referencias del sector industrial español en 2025–2026.

  • Los costes de diagnóstico asumen un único técnico trabajando sin herramientas adicionales de diagnóstico remoto. La instalación de un SCADA o de un sistema de telemetría adicional reduciría el tiempo de diagnóstico con fusibles convencionales, modificando el diferencial.
  • El análisis no incluye los beneficios de la protección selectiva (evitar que un fallo en un canal afecte a los canales adyacentes), que en instalaciones de alta criticidad puede representar un valor adicional significativo.
  • Los costes de parada de línea son los que más influyen en el resultado final. Cada empresa debe aplicar su propio coste de parada para obtener una estimación precisa de su payback específico.

¿Quiere calcular el TCO de su instalación?

Cuéntenos los parámetros reales de su armario y nuestro equipo de ingeniería le ayudará a evaluar la protección de sus circuitos DC 24 V.

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Sobre Premium SA — Fundada en Barcelona en 1981, Premium SA diseña y fabrica fuentes de alimentación y sistemas de protección personalizados de alta fiabilidad para automatización industrial, energía y aplicaciones críticas. Más de 40 años de experiencia en electrónica de potencia a medida.
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White paper – Fiabilidad de más de 40 años en electrónica de potencia crítica

White Paper · Reliability & RAMS

Fiabilidad de más de 40 años en Electrónica de Potencia Crítica: El Enfoque Premium SA

Physics-of-Failure, metodología DFR, métricas RAMS y PHM — para directores de ingeniería, compras y operaciones

Premium SA
Born in Barcelona, Powering the World
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Adquisición sobre TCO total
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+40 años
Compromiso de soporte de repuestos

Introducción: El desplazamiento del precio unitario al coste total de propiedad

White paper – Fiabilidad de más de 40 años en electrónica de potencia crítica

En infraestructura crítica — material rodante, subestaciones eléctricas, sistemas de señalización, plantas de proceso continuo — el coste de una hora de indisponibilidad supera con creces el precio de cualquier convertidor electrónico. A lo largo de la última década, la fracción del coste total de propiedad atribuible al precio de adquisición ha caído por debajo del 30% en aplicaciones ferroviarias y de red de subestaciones; el 70% restante se reparte entre energía consumida, mantenimiento programado, repuestos y, sobre todo, indisponibilidad.

El resultado es que la decisión de compra ha migrado del precio unitario al coste total de propiedad. La pregunta real ya no es «¿cuánto cuesta?», sino «¿cuánto tiempo durará y cómo lo va a demostrar?»

1. Por qué falla la electrónica de potencia — Los mecanismos físicos

Los componentes electrónicos no fallan aleatoriamente: fallan por mecanismos físicos identificables, modelizables y predecibles. La metodología Physics-of-Failure (PoF) — que Premium SA adopta como referencia principal, en contraposición al obsoleto MIL-HDBK-217F — clasifica estos mecanismos en cuatro familias:

1. Mecanismos termomecánicos

Dominantes en módulos de potencia (IGBT, MOSFET, SiC). Cada ciclo térmico provoca que materiales con diferentes coeficientes de expansión térmica (CTE) se expandan y contraigan a ritmos distintos, acumulando deformación plástica en uniones soldadas e hilos de bonding.

  • Fatiga de soldadura: Modelo Coffin-Manson: Nf ∝ ΔTj−n con n ≈ 5–7
  • Desprendimiento de wire-bond: Principal causa de fallo por desgaste en módulos IGBT de tracción

2. Mecanismos eléctricos y dieléctricos

Los semiconductores activos envejecen por causas eléctricas, sin necesidad de ciclos térmicos.

  • TDDB: Trampas en el óxido de gate que forman camino de conducción resistivo. Modelo Arrhenius con acelerador de campo eléctrico
  • Electromigración: Modelo de Black con J² como variable principal
  • Inyección de portadores calientes (HCI): Especialmente relevante en SiC y GaN de conmutación rápida
  • NBTI/PBTI: Reducción gradual de la transconductancia gm bajo polarización a alta temperatura

3. Mecanismos químicos y ambientales

Humedad, contaminantes, sales y radiación presentes en cualquier instalación real.

  • Corrosión y migración electroquímica: Formación de dendritas (efecto whisker). Modelo de Peck (humedad × temperatura)
  • Errores inducidos por radiación (SEU): Mitigados por diseño: ECC, watchdogs, redundancia lógica

4. Mecanismos mecánicos

En aplicaciones ferroviarias bajo EN 61373 (categoría 1B embarcada en caja), el equipo absorbe entre 5 y 50 m/s² de vibración aleatoria a lo largo de su vida. Control por diseño: primera frecuencia mecánica de la PCB claramente por encima del rango de excitación dominante (>75 Hz).

2. La curva de bañera — Cada fase requiere una técnica diferente

Los componentes electrónicos exhiben tres fases reconocidas: mortalidad infantil (alta tasa inicial de fallo por defectos latentes de fabricación), vida útil (tasa baja y aproximadamente constante) y desgaste (tasa creciente por acumulación de mecanismos físicos). Un proceso DFR maduro ataca las tres simultáneamente.

Técnica Fase abordada Cuándo se aplica Estándar Premium SA
HALT (Ensayo de Vida Altamente Acelerado) Descubrimiento de margen de diseño Fase de diseño en prototipos Estrés combinado temperatura + vibración más allá de los límites de especificación
HASS (Cribado de Estrés Altamente Acelerado) Defectos latentes de fabricación Cribado en producción Niveles de estrés justo por debajo del límite operativo; 100% de las unidades
Burn-in Mortalidad infantil (cola izquierda) Post-producción, pre-entrega 4 h por unidad a +60–+80 °C; ampliable a 8 h en programas de intervalo largo

3. RAMS — El lenguaje contractual de la fiabilidad

RAMS significa Fiabilidad, Disponibilidad, Mantenibilidad y Seguridad — las cuatro métricas con que un operador ferroviario o un DSO de red mide la idoneidad del equipo a lo largo de su vida útil. EN 50126 es la norma marco; EN 50128 y EN 50129 cubren software y seguridad funcional respectivamente.

Fiabilidad

R(t) — probabilidad de sobrevivir hasta el tiempo t. Expresada como MTBF = 1/λ para distribución exponencial, o por parámetros Weibull (β, η) para fases de desgaste. Premium SA calcula el MTBF por PoF, no por recuento de piezas (MIL-HDBK-217F).

Disponibilidad

A = MTBF / (MTBF + MTTR). Para un convertidor de subestación con MTBF = 500.000 h y MTTR = 4 h: A ≈ 99,9992%. La clave no es solo aumentar el MTBF sino también reducir el MTTR.

Mantenibilidad

Palancas de diseño: arquitectura LRU (acceso frontal, dos tornillos, conectores con clave), telemetría y autotest integrados, estimación de RUL (Vida Útil Restante) vía PHM, y continuidad de repuestos durante más de 40 años con revisión trimestral de obsolescencia.

Seguridad — EN 50128 / 50129

SIL (Nivel de Integridad de Seguridad) según IEC 61508. PFD (Probabilidad de Fallo en Demanda) para funciones de seguridad en espera. SIL 3–4 exige: redundancia, autotest periódico, métricas de cobertura MC/DC, métodos formales. Metodología D4Co-SW de Premium SA alineada con EN 50128.

4. El proceso DFR de Premium SA — Cuatro puertas secuenciales

La metodología Design for Reliability (DFR) — originada en el Center of Reliable Power Electronics (CORPE, Universidad de Aalborg) y adoptada como estándar interno en Premium SA — estructura el desarrollo en cuatro puertas secuenciales con criterios de salida cuantitativos:

Puerta Objetivo Actividades clave Criterio de salida
D2W (Diseño para Funcionar) Especificación funcional Definición del perfil de misión, captura de requisitos, selección de arquitectura Perfil de misión firmado + ensayo funcional superado
D2F (Diseño para Funcionamiento) Derating y análisis PoF Tj_máx ≤ 80%, Vop ≤ 80%, simulación térmica, análisis de estrés Todos los objetivos de derating cumplidos; ningún RPN > 80 abierto
D4R (Diseño para la Fiabilidad) FMEA, FTA, HALT FMEA ascendente + FTA descendente; protocolo HALT; análisis solder Coffin-Manson RPN > 100 bloqueado; límites HALT documentados; objetivo MTBF verificado
D4Co (Diseño para el Cumplimiento) Cualificación y FRACAS Cribado HASS en producción; burn-in; pre-compliance EMC; cualificación EN 50155/EN 61373 Todas las certificaciones obtenidas; FRACAS activado; entregables RAMS firmados por el cliente

5. FMEA, FTA y la jerarquía analítica

Una vez establecido el derating, la ingeniería de fiabilidad identifica y mitiga los modos de fallo dominantes mediante tres análisis complementarios:

  • FMEA/FMECA (Análisis de Modos de Fallo y sus Efectos): Ascendente. RPN = Severidad × Ocurrencia × Detección (escala 1–10). En Premium SA, cualquier RPN >80 activa un plan de acción documentado; un RPN >100 bloquea la puerta D4Co.
  • FTA (Análisis de Árbol de Fallos): Descendente. Descompone las combinaciones booleanas (puertas AND/OR) que pueden provocar el fallo del sistema. Cuantifica el impacto de las redundancias y permite calcular el MTBF a nivel de sistema.
  • ETA (Análisis de Árbol de Eventos): Inductivo. Modela los escenarios y respuestas derivados de un único evento iniciador. Útil para evaluar la propagación de fallos en sistemas multiestado.

6. Mantenimiento del nivel de fiabilidad en servicio — PHM, FRACAS y Lean Reliability

PHM — Gestión de Pronóstico y Salud

La frontera técnica activa hoy es la transición del mantenimiento preventivo de calendario fijo al mantenimiento basado en la condición real del equipo. En los convertidores Premium SA se implementa progresivamente:

  • Estimación de Tj en tiempo real de semiconductores a partir de Vce_sat y corriente, con compensación de temperatura de caja
  • Recuento acumulado de ciclos de potencia con ΔTj asociado, para predecir la Vida Útil Restante (RUL) por modelos PoF
  • Monitorización de ESR de condensadores por análisis de rizado
  • Exportación periódica de datos de operación al supervisor del operador, con perfil P-F (potencial-funcional) bien definido

FRACAS — El bucle de aprendizaje continuo

Sistema de Notificación, Análisis y Acción Correctiva de Fallos: cada devolución de campo se analiza al nivel apropiado — LRU, tarjeta, componente —, se identifica la causa raíz y la acción correctiva se propaga al diseño y a producción. La consecuencia es que la población de equipos instalados mejora con el tiempo en lugar de degradarse. El problema detectado en la unidad nº 150 se previene en la unidad nº 151.

La síntesis honesta: Lo que distingue a un proveedor capaz de comprometerse con la fiabilidad de más de 40 años en infraestructura crítica no es ningún componente individual ni ningún truco de diseño aislado. Es la coherencia con que articula tres niveles: (1) entender los mecanismos físicos que causan los fallos; (2) atacarlos con disciplina desde la fase de diseño (derating, FMEA, HALT/HASS/burn-in); y (3) medir y mejorar continuamente a través de métricas RAMS, PHM y FRACAS. Este es el compromiso DFR de Premium SA.

Sobre Premium SA — Premium SA es un fabricante barcelonés de convertidores de electrónica de potencia para aplicaciones ferroviarias, industriales y energéticas. Fundada en 1981, con más de 900 diseños de productos estándar y más de 40 años de experiencia operativa, suministra convertidores DC/DC, inversores DC/AC, convertidores de frecuencia AC/AC, cargadores de baterías, rectificadores y sistemas SAI desde 50 W hasta 72 kW. Todos los productos se diseñan y fabrican en la planta de Premium SA en Barcelona, con capacidad de certificación según EN 50155, EN 50121-3-2, EN 45545-2 y EN 61373. Premium SA sirve a OEMs e integradores de sistemas en toda Europa a través de ventas directas y una red de distribuidores especializados — ELIPSE (Benelux), Elma Electronic (Suiza), RELEC Electronics (Reino Unido), DACPOL (Polonia y Europa Central) y ANDA-OLSEN (Escandinavia).

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Convertidores resonantes trifásicos e integración magnética planar
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Convertidores resonantes trifásicos e integración magnética planar

 

PREMIUM SA · ENGINEERING INSIGHT · CONVERSIÓN RESONANTE DE ALTA DENSIDAD · 2026

Convertidores resonantes trifásicos e integración magnética planar

Topologías, control de equilibrio de corriente y magnéticos planares a 1 MHz: la ruta hacia la altísima densidad de potencia en DC-DC.

 

Resumen ejecutivo

Los convertidores resonantes son la piedra angular de las etapas DC-DC de alta eficiencia en cargadores rápidos de vehículo eléctrico, fuentes de servidor e infraestructura de telecomunicaciones. Su red resonante LC modela las formas de onda para lograr conmutación suave —ZVS en el primario y ZCS en los rectificadores del secundario—, eliminando prácticamente las pérdidas de conmutación y permitiendo operar a alta frecuencia con pasivos más pequeños.

El paso de monofásico a trifásico intercalado con desfase de 120° cancela de forma natural el rizado de corriente de salida por superposición de las fases, reduce drásticamente el filtro capacitivo y reparte las pérdidas térmicas entre semiconductores. A cambio, multiplica por tres el número de componentes magnéticos y expone el sistema al desequilibrio de corriente entre fases por las tolerancias de fabricación (±10 % típico). Este artículo recorre las topologías (LLC, CLLC, LCC, SRC), las estrategias de equilibrio (estrella flotante, CPAB), la modulación híbrida PFM+PSM, y la integración magnética planar que —junto a la refrigeración conductiva con AlN— habilita la operación a 1 MHz con altísima densidad de potencia.

Las cifras de prototipos y mejoras están trazadas a la bibliografía técnica revisada relacionada al final; las propiedades de materiales, a literatura pública. Donde una cifra carece de respaldo verificable, se señala explícitamente como pendiente de confirmación de fuente.

> 98 %Pico de eficiencia en cargador EV trifásico LLC de 30 kW (SiC)
120°Desfase que cancela el rizado de salida y reduce el filtro
< 5 %Desequilibrio de fase con estrella flotante + control CPAB
1 MHzFrecuencia objetivo habilitada por WBG e integración planar

Por qué trifásico: la cancelación de rizado a 120°

Los convertidores resonantes monofásicos rinden bien a baja potencia, pero presentan un rizado de corriente de salida elevado que somete a los condensadores de filtro a un estrés térmico y de corriente severo, obligando a sobredimensionarlos. La estructura trifásica intercalada resuelve este cuello de botella: al operar las tres ramas con un desfase de 120° entre las señales de disparo, la suma de las corrientes rectificadas desfasadas produce un flujo de potencia casi continuo con un rizado residual muy bajo. El efecto inmediato es una reducción drástica del tamaño y la capacidad del filtro de salida, con la consiguiente ganancia de densidad de potencia y mejor distribución térmica entre los semiconductores.

El esquema siguiente sitúa la cadena de conversión completa y anticipa el punto donde se juega la densidad de potencia: el núcleo magnético planar integrado.

Figura 1 — Convertidor resonante LLC trifásico con integración magnética planar y refrigeración conductiva AlN. Esquema conceptual, no a escala.
Figura 1 — Convertidor resonante LLC trifásico con integración magnética planar y refrigeración conductiva AlN. Esquema conceptual, no a escala.

Topologías de redes resonantes trifásicas

Las topologías dominantes en alta frecuencia son LLC, CLLC y LCC, cada una con un perfil distinto de ganancia, impedancia y comportamiento bidireccional. En el LLC, cada fase integra un inductor resonante serie (Lr), un condensador serie (Cr) y la inductancia de magnetización paralela (Lm) del transformador; por debajo de la frecuencia de resonancia, Lm participa y aporta capacidad elevadora. Las frecuencias de resonancia se rigen por fr1 = 1/(2π·√(Lr·Cr)) y fr2 = 1/(2π·√((Lr+Lm)·Cr)), y la relación de inductancias se define como m = Lm/Lr; operando fs próxima a fr1, el convertidor alcanza su punto de máxima eficiencia con ganancia unitaria.

Tabla 1 — Comparativa de topologías resonantes (trazada a bibliografía).

Topología Conmutación suave Bidireccionalidad Rango de ganancia Aplicación típica
LLC ZVS primario en todo rango; ZCS secundario bajo resonancia Asimétrica; corriente reactiva alta en inverso Moderado; muy dependiente de carga lejos de resonancia Cargadores EV unidireccionales, PSU servidor/telecom
CLLC ZVS simétrico en ambos sentidos de flujo Completamente simétrica (tanques duplicados) Amplio; optimizado para tensión de batería variable Cargadores EV bidireccionales, interfaces V2G
LCC ZVS en amplio rango hasta carga cero Asimétrica (Cp altera ganancia inversa) Excepcionalmente amplio; excelente a baja carga Alta tensión, carga de condensadores, adaptadores wide-range
SRC ZVS primario por encima de resonancia Simétrica Estrecho; ganancia acotada por debajo de la unidad DC-DC de relación fija, bus converters de rango estrecho

En la conexión del primario, la opción en triángulo (Δ-Cr) reduce la corriente del tanque por un factor √3 —y con ella la pérdida de cobre del devanado a un tercio frente a la estrella en paralelo—, pero impone una penalización: el estrés volt-segundo sobre el transformador de alta frecuencia aumenta también en √3.

Estrella flotante (Y-primary) y reparto natural de corriente

La configuración más habitual conecta los primarios de los tres transformadores en estrella con un punto neutro común flotante. Esta conexión altera dinámicamente la tensión del nodo neutro, remodelando las corrientes resonantes hacia una forma más rectangular que sinusoidal: al aplanar los picos, reduce la corriente de pico y el valor RMS frente a un monofásico de igual potencia, disminuyendo las pérdidas de conducción. Más importante aún, aporta una capacidad de equilibrio de corriente natural muy superior a la de convertidores independientes en paralelo.

Auto-compensación y MTBF. Ante tolerancias o degradación de los condensadores resonantes (un modo de fallo común en alta temperatura), el nodo neutro flotante se desplaza dinámicamente para acomodar la deriva, evitando el embalamiento térmico localizado de una fase envejecida. Este balance pasivo, de coste cero, limita el desajuste medio de corriente a menos del 15 % sin control activo, y prolonga el MTBF del sistema.

Desequilibrio de corriente y mitigación activa

Pese al balance natural del nodo estrella, las tolerancias de fabricación de los pasivos (±10 % típico) modifican la impedancia de cada fase y generan asimetría térmica y rizado adicional en el condensador de salida. Las soluciones por hardware (transformadores de equilibrio) añaden pérdidas y volumen, por lo que se prefiere el control activo:

  • CPAB (Current Phase Angle Balancing): regula directamente los ángulos de fase de las corrientes resonantes con lazos PI dedicados para mantener un desfase espacial de 120° exacto, limitando el desajuste residual a menos del 5 % incluso con tolerancias severas. Supera a la histórica TCB (Trigonometric Current Balancing), de pobre respuesta transitoria.
  • Algoritmo en tiempo real basado en RMS: mide las corrientes RMS individuales y ajusta linealmente el desfase de las tensiones de entrada (canales V y W respecto a la referencia U), reduciendo el factor de desequilibrio a menos del 2 % en todo el rango de frecuencias.
  • Modulación por desplazamiento de fase (PSM): en estructuras de dos módulos trifásicos en paralelo, PFM regula la tensión y PSM reparte la corriente; el desfase de 30° entre módulos minimiza el rizado total de salida.

La implementación estable exige un diseño de lazo cuidadoso: en una aplicación de referencia, el lazo de tensión (PFM) usa un compensador PI con cruce a 5 kHz y margen de fase de 96°, mientras el lazo de reparto de corriente (PSM) emplea compensadores integrales con cruce más bajo, a 500 Hz y margen de 91°, para evitar interacción entre lazos. Con un desajuste físico LrA=20 µH y LrB=16 µH, sin reparto activo los desfases quedan bloqueados en 40,5° idénticos; con PSM activo el controlador los diverge dinámicamente (41,8° y 39,2°) y restaura la simetría de corriente.

Modulación híbrida PFM + PSM

El control convencional PFM varía la frecuencia de conmutación para regular la tensión, pero los rangos de tensión muy amplios (un cargador EV puede ir de 200 V a 1000 V) lo fuerzan a barrer un espectro de frecuencia enorme, complicando el filtro EMI, los drivers y los magnéticos, y aumentando las pérdidas por corriente circulante lejos de resonancia. El esquema híbrido usa PFM por debajo de resonancia (modo elevador, alta eficiencia) y activa PFM+PSM por encima: al desplazar el ángulo de fase entre ramas se genera una onda de tensión de tres niveles que ajusta la excitación efectiva del tanque, minimizando el rango de frecuencia y la energía reactiva circulante. La variante VFSHC, basada en la relación de conversión de tensión (VCR), conmuta de modo sin transitorios y elimina por completo la «región inoperativa» de los esquemas híbridos convencionales.

Integración magnética planar: tres en uno

El gran inconveniente del trifásico es la escalada de componentes magnéticos: tres inductores y tres transformadores independientes elevan volumen, coste y complejidad de ensamblaje. La integración planar los fusiona en una única estructura. Repartiendo los primarios sobre las patas de un núcleo de tres columnas, la suma de los flujos desfasados 120° se cancela en la columna central, lo que reduce drásticamente las pérdidas de núcleo y simplifica la térmica. Con semiconductores WBG (SiC/GaN) la frecuencia sube al rango de 500 kHz a más de 1 MHz, habilitando devanados de cobre en PCB y núcleos planos de muy bajo perfil.

No todas las geometrías son iguales. El núcleo cuadrado integrado clásico sufre caminos de reluctancia asimétricos —la columna central es más corta que las externas— que inducen desequilibrio de fase. Una solución espacial elegante es el núcleo planar cilíndrico, que impone simetría tridimensional completa y alinea las reluctancias de las tres fases. Para corrientes muy altas se recurre al transformador matricial (primarios en serie, secundarios en paralelo), que reparte el estrés de tensión y la disipación de calor.

Tabla 2 — Estrategias de integración magnética planar (trazada a bibliografía).

Estrategia Complejidad de núcleo Reducción de pérdidas HF Simetría de reluctancia Reto de ingeniería
Núcleos discretos en paralelo Baja (núcleos estándar) Baja (sin cancelación de flujo) Alta (caminos independientes) Gran volumen, baja densidad, coste alto
Núcleo cuadrado integrado Media (E-core único) Media (cancelación en columna central) Baja (columnas externas más largas) Asimetría → desequilibrio de fase
Núcleo cilíndrico simétrico Alta (geometría a medida) Alta (flujo uniforme optimizado) Alta (simetría 3D completa) Fabricación y devanado a medida
Transformador matricial Alta (multi-núcleo serie-paralelo) Alta (volumen de núcleo distribuido) Alta (ruteo PCB simétrico) Alta inductancia de fuga en secundario; ruteo

Gestión térmica del núcleo a 1 MHz: el papel del AlN

Al subir a 1 MHz, las pérdidas de núcleo en la ferrita crecen y empujan los componentes planos hacia sus márgenes térmicos. El reflejo de meter un inserto metálico (cobre, aluminio) para refrigerar internamente el transformador es contraproducente: el campo magnético alterno induce severas corrientes de Foucault en el metal, disparando las pérdidas. La solución es un material que conduzca el calor pero aísle eléctricamente: el nitruro de aluminio (AlN).

El AlN combina una conductividad térmica elevada —del orden de 150–180 W/(m·K), y hasta 230 W/(m·K) en grados comerciales premium, comparable a la de algunos metales— con una rigidez dieléctrica alta. Es, además, entre 7 y 10 veces mejor conductor térmico que la alúmina (Al₂O₃, ~30 W/(m·K)), barata pero pobre, y a diferencia del óxido de berilio (BeO, ~260 W/(m·K)) no es tóxico. Al ser cerámico no conductor, intercalar finas láminas de AlN (p. ej., 0,5 mm) dentro de la pila de bloques de ferrita crea canales de enfriamiento conductivo internos sin inducir corrientes parásitas, evacuando el calor de las zonas internas —típicamente las más calientes— y reduciendo la temperatura de pico del núcleo.

Rigor sobre las cifras de mejora. Estudios de optimización térmica reportan que un núcleo de ferrita a 1 MHz con capas embebidas de AlN de 0,5 mm admitiría un incremento del orden del 167 % en su densidad de generación de calor admisible (modelos teóricos en el rango 173–187 %), y que destinar entre el 30 % y el 35 % del volumen del núcleo a AlN maximizaría el flujo magnético útil sostenible. Estas cifras concretas no han podido verificarse contra literatura pública independiente y se trasladan como dato de estudio de simulación pendiente de confirmación de fuente; las propiedades del material AlN sí están respaldadas por literatura de materiales. Recomendación: validar experimentalmente antes de publicar las cifras de mejora como dato cerrado.

Semiconductores WBG: el habilitador y sus restricciones

La operación a alta frecuencia la hacen posible los semiconductores de banda ancha. Frente al silicio (Eg 1,1 eV, campo crítico 0,3 MV/cm, movilidad 1400 cm²/V·s), el SiC (3,3 eV, 3,0 MV/cm, 900 cm²/V·s, excelente conductividad térmica) y el GaN (3,4 eV, 3,3 MV/cm, 2000 cm²/V·s) permiten regiones de deriva más finas, menor Rds(on) y tensiones de bloqueo de 650 V (GaN lateral) a 1200 V+ (SiC vertical).

El precio es un diseño de hardware exigente. Los dv/dt de cientos de voltios por nanosegundo excitan los parásitos del circuito, generando oscilaciones, EMI e inestabilidad. En GaN E-mode, con una ventana de puerta estrecha (−10 V a 7 V) y umbral bajo (Vth < 2 V), el crosstalk de puerta puede provocar encendidos falsos catastróficos. El diseñador debe emplear gate drivers con Miller clamp activo, conexiones Kelvin de fuente y layouts PCB estrictamente simétricos para suprimir picos y mantener las fronteras de conmutación suave.

Prototipos validados

La industria ha construido y medido varias plataformas que confirman las ventajas de la arquitectura:

Tabla 3 — Prototipos publicados (parámetros y logros, trazados a bibliografía).

Plataforma Topología f_sw Tensión / potencia Eficiencia y logro
Cargador EV 30 kW LLC trifásico interleaved (SiC) 135–250 kHz Vin 650–850 V; Vout 200–1000 V Pico > 98 %; plena carga > 97 %
CLLC alta densidad 10 kW CLLC trifásico Alta frecuencia Bus 800 V DC Pico 97,5 %; planar cilíndrico; mínimo desequilibrio
AC-DC 1 etapa 500 W Matrix switch + LLC 465–547 kHz Vin 100 V AC; Vout 130 V DC Pico 97 %; PF 0,99; THD 3,95 %
Bidireccional 4 kW LCC trifásico Alta frecuencia 320 V ↔ 28 V batería Pico 92,2 %; rango 0–12,5 A / 0–142 A
Grid-tied 3,6 kW LLC interleaved Frecuencia síncrona Salida 48 V Controlador CPAB con reparto estable verificado

Síntesis — criterio de diseño Premium SA

Trasladado a recomendaciones de proyecto, la arquitectura resonante trifásica se ordena así:

  • Bidireccionalidad → CLLC: para V2G y almacenamiento en red, el CLLC sobre el LLC garantiza ganancia simétrica y fronteras de conmutación suave idénticas en ambos sentidos.
  • Balance pasivo → estrella flotante: en alta potencia con envejecimiento o tolerancias esperables, el nodo Y flotante aporta balance de coste cero (<15 %) y auto-compensación de deriva.
  • Balance fino → CPAB por software: para aplicaciones críticas, CPAB junto al nodo flotante lleva el desajuste por debajo del 5 % sin hardware adicional.
  • Rango amplio → híbrido PFM+PSM (VFSHC): limita el espectro de frecuencia, optimiza los magnéticos planares y evita la región inoperativa.
  • Densidad → magnéticos planares + AlN: núcleos cilíndricos o matriciales para cancelar flujo y repartir calor; AlN conductivo para subir el límite térmico a 1 MHz sin inducir Foucault.
  • WBG → layout disciplinado: Miller clamp activo, Kelvin source y simetría de PCB para domar el dv/dt del SiC/GaN.

Fuentes y trazabilidad

Catálogo interno Premium SA: bloque B4 (topologías resonantes y multilevel, manual_avanzado_diseno), B8 (componentes pasivos / magnéticos), B7 (gestión térmica avanzada). Coherente con el artículo Premium «Inversores Multinivel» v1.0 (no se solapa: aquel cubre la etapa inversora; este, la etapa DC-DC resonante).

Literatura técnica externa (selección):

  • Arquitectura y control trifásico: estudios sobre LLC/CLLC/LCC trifásicos, current sharing, CPAB y modulación híbrida PFM-PSM (IEEE/MDPI/ResearchGate; cargador SiC 30 kW de Wolfspeed).
  • Integración planar: núcleo cilíndrico simétrico y transformadores matriciales para LLC trifásico de alta frecuencia (MDPI Energies; tesis de magnetic integration, White Rose).
  • Propiedades del AlN: datos de materiales (Kyocera, Precision Ceramics, fabricantes de sustratos): λ 150–230 W/(m·K) según grado; alúmina ~30 W/(m·K); BeO ~260 W/(m·K) tóxico; CTE acorde a Si.
  • Cifras de mejora de potencia con AlN: estudio de simulación citado en el material de origen — pendiente de confirmación de fuente primaria antes de su publicación como dato cerrado.

 

Acerca de Premium SA

Premium SA es un fabricante con sede en Barcelona de convertidores electrónicos de potencia para aplicaciones ferroviarias, industriales y de energía. Con más de 900 diseños de producto estándar y más de 40 años de experiencia operativa, Premium SA suministra convertidores DC/DC, inversores DC/AC, convertidores de frecuencia AC/AC, cargadores de baterías, rectificadores y sistemas SAI desde 50 W hasta 72 kW.

La metodología D2x / DFR integra la topología, el control digital y la arquitectura magnético-térmica como decisiones acopladas desde la fase conceptual, con preferencia por soluciones a medida, semiconductores WBG y validación experimental trazable.


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La revolución del 800 VDC

PREMIUM SA · ENGINEERING INSIGHT · ARQUITECTURA 800 VDC PARA IA · 2026

La revolución del 800 VDC: el motor energético detrás de la IA

Por qué el centro de datos se ha convertido en una planta industrial de energía, y cómo el sidecar, la refrigeración líquida y la observabilidad están redibujando la arquitectura de potencia.

 

Resumen ejecutivo

En la carrera de la IA, el campo de batalla se ha trasladado al hardware físico: los centros de datos están dejando de ser salas climatizadas para convertirse en plantas industriales de gestión de energía y calor de alta precisión. La eficiencia energética ha dejado de ser un objetivo de sostenibilidad para convertirse en el pilar de la viabilidad financiera.

El detonante técnico es el agotamiento del bus de 48-54 VDC. Por encima de unos 200 kW por rack, el cobre y el calor imponen un muro físico. La respuesta del ecosistema —alcanzada en el OCP EMEA Summit 2026 de Barcelona— es el salto a 800 VDC con conversión local mediante «sidecar», refrigeración líquida obligatoria y una nueva capa de observabilidad que convierte cada convertidor en un nodo gestionado. Este artículo explica el porqué y el cómo, con cifras corregidas según fuentes autorizadas.

Nota: las cifras del material de origen se han ajustado a los valores oficiales (NVIDIA: −45 % de cobre, no 93 %; eficiencia hasta +5 %; huella hídrica por consultas, no por interacción; 1 punto = 1 MW/100 MW). La sección de fuentes detalla la trazabilidad.

−45 %Cobre con 800 VDC frente a 54 VDC (NVIDIA)
≈ 16,7×Menos corriente: ~12.500 A → ~750 A a 600 kW
100–300 kWDensidad por rack que obliga a refrigeración líquida
1,2 MWObjetivo de sidecar 800 VDC en 2027

Por qué la IA tiene sed de energía

La computación acelerada ha cambiado las reglas. La energía y su gestión térmica se han convertido en la partida dominante del coste operativo de un centro de datos moderno, por delante del hardware y el software. Y el consumo crece: la Agencia Internacional de la Energía estima que los centros de datos consumen hoy en torno al 1,5 % de la electricidad mundial, con previsión de duplicarse en 2030 —las proyecciones más especulativas a dos décadas apuntan a fracciones notablemente mayores.

El agua es una restricción igual de real: la literatura disponible sitúa el consumo en torno a 500 ml por cada 20-50 consultas a un modelo de lenguaje (no por interacción individual, como a veces se reporta), una cifra que se vuelve decisiva a escala de campus. Y la eficiencia se mide en dinero: mejorar la cadena de conversión un punto porcentual ahorra del orden de 1 MW por cada 100 MW instalados —a precios eléctricos europeos, cientos de miles de euros al año por instalación. La eficiencia ya no es una virtud técnica: es el modelo de negocio.

El fin de la era de los 54 V: el muro del cobre

Durante décadas, el bus de 48-54 VDC fue el estándar de oro. Pero alimentar racks por encima de 200 kW choca con un muro de cobre y calor: a 54 V, un rack de 1 MW requeriría hasta 64U solo de hardware de potencia, sin espacio para cómputo. Para el ingeniero de potencia, el salto a 800 VDC no es un invento nuevo sino un redescubrimiento: la misma lógica de bus de alta tensión y conversión localizada que la tracción ferroviaria de alta velocidad aplica desde los años noventa.

Tabla 1 — Del bus de 54 V al bus de 800 VDC (cifras corregidas según fuente autorizada).

Característica Arquitectura tradicional (54 V) Nueva arquitectura (800 VDC) Fuente
Límite de potencia Se satura por encima de ~200 kW Racks de clase megavatio (1 MW desde 2027) NVIDIA
Corriente (600 kW) ≈ 12.500 A ≈ 750 A (≈ 16,7× menos) ST / SemiAnalysis
Masa de cobre (1 MW) ≈ 200 kg de busbar ≈ 45 % de reducción; >150 % de potencia por el mismo conductor NVIDIA (oficial)
Eficiencia / TCO Degradada por pérdidas óhmicas (I²R) Hasta +5 % extremo a extremo; TCO −30 % NVIDIA
Estado tecnológico Saturado (congestión de cobre) Escalable (herencia de la tracción eléctrica) OCP Diablo 400

Una nota de rigor. Circula una cifra inflada: que el 800 VDC reduce el cobre un 93 % (de 200 a 13,5 kg). Es incorrecta: confunde la relación de corriente (≈16,7×) con la reducción real de masa. La cifra oficial de NVIDIA es una reducción cercana al 45 %, con más del 150 % de potencia transmitida por el mismo conductor. Ante un cliente de ingeniería, un 45 % bien fundamentado pesa más que un 93 % sin fuente.

La transformación completa se resume en el esquema siguiente: de la cadena de CA multietapa a la distribución 800 VDC de una sola etapa con sidecar, refrigeración líquida y observabilidad en lazo cerrado.

800 vdc
Figura 1 — Transformación de la arquitectura de potencia: de la cadena de CA multietapa (54 V) a 800 VDC de una sola etapa con sidecar, refrigeración líquida y observabilidad. Esquema conceptual.

El sidecar: el copiloto necesario para el 800 VDC

El sidecar es un rack de potencia dedicado, adyacente al rack de cómputo, que recibe corriente alterna del suelo del centro de datos y la convierte localmente a 800 VDC. Como resumió Schneider Electric en el OCP EMEA Summit 2026, «el sidecar es el habilitador inmediato del 800 VDC». No es una propuesta aislada: Oracle lo ha integrado en sus diseños de referencia y Microsoft lo está desplegando en sus nuevos campus.

Para el operador ofrece tres ventajas estratégicas: permite una actualización no disruptiva, inyectando densidades de IA en infraestructuras de CA existentes sin rediseñar todo el sistema eléctrico del edificio; aísla el dominio de fallo, confinando cualquier incidente eléctrico a un único rack y protegiendo la disponibilidad del clúster; y aprovecha la madurez de la cadena de suministro del vehículo eléctrico (semiconductores de 650-700 V, condensadores y conectores de clase 400 V), acelerando la cualificación y el despliegue.

Refrigeración líquida: cuando el aire ya no basta

Concentrar potencia masiva en espacios reducidos tiene una consecuencia inevitable: con densidades de 100 a 300 kW por rack, la transferencia térmica por ventiladores es físicamente insuficiente. La industria está transitando hacia la refrigeración líquida, un cambio sistémico que desplaza el foco de la climatización del edificio a la gestión térmica a nivel de chip. Los componentes clave de esta nueva era son industriales, no de TI:

  • CDU (Coolant Distribution Units): el corazón del sistema; bombean el refrigerante y separan el circuito primario del secundario, permitiendo gestionar el calor directamente en el silicio en lugar de enfriar aire ambiente.
  • Intercambiadores de calor: transfieren la energía térmica al exterior con alta eficiencia; son la interfaz crítica para reutilizar el calor residual en redes industriales.
  • Manifolds y circuitos secundarios: tuberías de precisión que distribuyen el caudal; requieren materiales específicos y válvulas de control para evitar fugas y caídas de presión a alta densidad.
  • Bombas de precisión y fluidos dieléctricos: mantienen caudales constantes de agua glicolada o aceites dieléctricos, garantizando fiabilidad a largo plazo sin corrosión ni conductividad eléctrica.

El convertidor como nodo gestionado: Redfish y SCMI

Esta infraestructura física necesita un cerebro que coordine energía y calor en tiempo real, y eleva el papel del convertidor de potencia: deja de ser un componente pasivo para convertirse en un nodo inteligente que habla dos idiomas —Redfish, el estándar de gestión del centro de datos, y SCMI, la comunicación con el silicio. El flujo de telemetría y control recorre la jerarquía DCM → Redfish → controlador del sidecar → SCMI → silicio, cerrando un lazo térmico: el sistema lee la temperatura del chip y, mediante un controlador PID, ajusta potencia y caudal antes de que se produzca el throttling.

Las tareas críticas de observabilidad son tres: exponer los niveles de capping CPL0 a CPL3 (desde la operación sostenida hasta el límite crítico); ejecutar comandos de power-capping (POWERCAP) en milisegundos para no sobrecargar la red; y proporcionar telemetría de temperatura de semiconductores y transformadores con granularidad de decenas de milisegundos, alimentando el PID térmico. El hardware que no expone esta telemetría con precisión queda fuera de los contratos de servicio de 30 años.

Hoja de ruta 2027-2030

Tabla 2 — Cronograma de transición (alineado con el Premium AI Data Center WhitePaper).

Fase Hito tecnológico Potencia de referencia Arquitectura
2027 Despliegue masivo de sidecars 800 VDC 1,2 MW / rack Infraestructuras híbridas de alta densidad
2028-2029 Distribución CC centralizada a escala de sala 5 MW Adopción masiva de SCMI / Redfish
2030 Transformadores de estado sólido (SST) 10 MW Sin transformador magnético; PUE ~1,10

Conclusión: Barcelona en el epicentro

Este cambio de paradigma es una oportunidad industrial única. Barcelona —sede del Barcelona Supercomputing Center, designado nodo de las EuroHPC AI Factories con una inversión cercana a 198 millones de euros— y la expansión multicampus de Microsoft en Aragón (con PUE 1,12 y cero agua) sitúan a la región en el epicentro de la infraestructura digital soberana europea. No se trata de una mera actualización tecnológica, sino de un ecosistema en el que la electrónica de potencia de alta fidelidad y la gestión térmica industrial son los nuevos soberanos. En la era de la IA, la eficiencia no es una opción: es el modelo de negocio.

Fuentes y trazabilidad

Fuentes externas utilizadas en este artículo:

  • 800 VDC: NVIDIA Technical Blog y página «800 VDC Architecture» (−45 % de cobre, >150 % de potencia por conductor, hasta +5 % de eficiencia, TCO −30 %, mantenimiento −70 %, 200 kg/rack a 54 V, 1 MW/rack a partir de 2027); ST Blog y SemiAnalysis (≈12.500 A → ≈750 A); OCP Diablo 400; cita de Schneider Electric (OCP EMEA 2026).
  • Sostenibilidad: IEA (≈1,5 % de la electricidad mundial actual, con previsión de duplicarse en 2030); literatura sobre la huella hídrica de la IA (≈500 ml por cada 20-50 consultas).
  • Hub español: EuroHPC JU / BSC-CNS (BSC AI Factory, ≈198 M€, ampliación de MareNostrum 5 en 2026); comunicación de Microsoft sobre Aragón (PUE 1,12, cero agua).

Acerca de Premium SA

Premium SA es un fabricante con sede en Barcelona de convertidores electrónicos de potencia para aplicaciones ferroviarias, industriales y de energía. Con más de 900 diseños de producto estándar y más de 40 años de experiencia operativa, Premium SA suministra convertidores DC/DC, inversores DC/AC, convertidores de frecuencia AC/AC, cargadores de baterías, rectificadores y sistemas SAI desde 50 W hasta 72 kW.

Como compañía industrial nacida en Barcelona y miembro de OCP, Premium SA traslada al ecosistema de la IA la disciplina RAMS de 30 años forjada en los entornos más exigentes —tracción ferroviaria, subestaciones, defensa y energía.


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white paper

White paper – De la geometría al vatio

White Paper Técnico — Estrategia de Conversión de Potencia

De la geometría al vatio

El escalado temporal de Huawei (Ley τ y LogicFolding) y por qué la entrega de potencia en alta tensión, cerca del chip, se convierte en la nueva frontera del rendimiento, la eficiencia y el coste de infraestructura.
Premium PSU
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PRM-WP-2026-014
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v1.0 · Borrador técnico
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R&D · Energía · Data Center · e-Mobility
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Interno / Socios bajo NDA

+53,5%
densidad de transistores (hasta 238 M/mm²)
+40%
eficiencia energética en núcleos principales
+12,7%
frecuencia máxima de reloj (hasta 3,1 GHz)
1,4nm
densidad equivalente que aspira a alcanzar en 2031

 

0 — Resumen ejecutivo
La restricción que desplaza la frontera hacia la potencia

En el ISCAS 2026 de Shanghái, Huawei propuso sustituir el escalado geométrico de la Ley de Moore por un escalado temporal: optimizar el tiempo que tarda una señal en propagarse por el chip (la constante τ), en lugar del tamaño del transistor. Su arquitectura LogicFolding plantea ganar densidad y rendimiento mediante integración 3D y caminos críticos más cortos, sobre nodos maduros que China sí puede fabricar.

Para Premium, lo relevante no es la disputa sobre si τ merece llamarse «ley». Es la consecuencia física inevitable de cualquier camino que apile más lógica en menos volumen —sea de Huawei, TSMC, Apple o NVIDIA—: la densidad de potencia sube, el calor se concentra y el límite de rendimiento deja de fijarlo el transistor para fijarlo la capacidad de llevar energía limpia al die y de extraer el calor resultante.

Cuando el escalado se mide en tiempo y no en tamaño, el cuello de botella se traslada del litógrafo al ingeniero de potencia. La entrega de energía en alta tensión, con la conversión lo más cerca posible de la carga, pasa de ser infraestructura a ser palanca de rendimiento y de coste.

Este documento traza esa cadena causal en cuatro derivadas —consumo energético, rendimiento, extracción de calor y arquitectura de tensión— y sitúa la oportunidad de Premium en el centro de las tres últimas.

1 — El cambio de paradigma
Qué propuso Huawei, y qué hay de real

El 25 de mayo de 2026, He Tingbo —presidenta del negocio de semiconductores de Huawei— presentó la Ley de Escalado Tau (τ) y dos tecnologías de soporte: LogicFolding, que pliega circuitos 2D en pilas verticales 3D para acortar el cableado del camino crítico, y UnifiedBus, un protocolo para reducir la latencia de comunicación a nivel de sistema.

La idea central es sólida y no es nueva en sí misma: por debajo de ~10 nm, el retardo de interconexión (la constante RC del cableado) domina sobre el retardo de puerta. Toda la industria ya se mueve hacia el escalado de sistema —reparto de potencia por la cara posterior del wafer, apilado 3D, hybrid bonding, hoja de ruta CFET—. Lo que hace Huawei es convertir ese eje en doctrina corporativa, porque las sanciones (sin litografía EUV de ASML desde 2023) le cierran el eje geométrico.

Lectura crítica: «Densidad equivalente a 1,4 nm» no es estar en 1,4 nm. Es densidad funcional por apilado, y el apilado traslada el problema —no lo elimina— hacia tres frentes que son precisamente competencia de la electrónica de potencia y térmica:

  • Densidad de potencia volumétrica: más lógica activa en menos mm³.
  • Entrega de corriente: alimentar capas internas de una pila 3D sin que la red de distribución (PDN) las «estrangule».
  • Disipación: extraer calor del interior de un sólido, no solo de una superficie.

En otras palabras: el camino de Huawei, igual que los de sus rivales, aumenta el valor estratégico de la conversión de potencia avanzada y la refrigeración. El resto del documento desarrolla por qué.

2 — Derivada I · Consumo energético
Dos capas de energía: la que computa y la que se pierde por el camino

El consumo de un sistema de cómputo se reparte en dos capas con dinámicas muy distintas:

Capa de cómputo (en el die)

La energía dinámica sigue aproximadamente P ≈ α·C·V²·f. Reducir τ y la longitud del cableado disminuye la capacitancia efectiva C y permite, para una misma frecuencia, operar a menor tensión V —y la dependencia con V es cuadrática—. Aquí vive el +40% de eficiencia que reivindica LogicFolding. Es una ganancia real, pero acotada al chip.

Capa de distribución y refrigeración (fuera del die)

A escala de rack y de centro de datos, una fracción creciente de la energía nunca llega a computar: se pierde en las conversiones de tensión, en la distribución (pérdidas I²R) y en mover el calor (overhead de refrigeración, reflejado en el PUE). Conforme los aceleradores de IA escalan de cientos de vatios a varios kilovatios por paquete, esta segunda capa domina el coste total de propiedad.

La eficiencia que gana el diseñador de circuitos dentro del die puede perderse —multiplicada— en la cadena de potencia y refrigeración si la arquitectura de tensión no evoluciona al mismo ritmo. Ese es el espacio de Premium.

3 — Derivada II · Rendimiento
El techo de rendimiento es, cada vez más, un techo de potencia

El escalado temporal reconoce explícitamente que el rendimiento moderno —y muy en particular el de la IA— está limitado por el movimiento de datos, no por el recuento de transistores. UnifiedBus y LogicFolding atacan ese «muro de memoria». Pero hay un segundo muro, físico y menos discutido:

  • Un chip solo puede conmutar tan rápido como se le pueda alimentar. Picos de corriente (di/dt) cada vez más agresivos exigen una PDN de muy baja impedancia y reguladores de punto de carga (PoL) a milímetros del silicio.
  • Un chip solo puede sostener su frecuencia mientras se le pueda enfriar. El thermal throttling es la forma más directa en que un fallo de refrigeración se convierte en pérdida de rendimiento.

Así, el +12,7% de frecuencia que promete LogicFolding solo se materializa en el campo si la entrega de potencia y la térmica acompañan. El rendimiento entregado es el mínimo entre lo que el silicio puede hacer y lo que la infraestructura de potencia le permite hacer.

4 — Derivada III · Extracción de calor
Del problema de superficie al problema de volumen

El apilado 3D cambia la naturaleza del problema térmico. En un chip plano se disipa una potencia por unidad de superficie (W/cm²); en una pila 3D se concentra por unidad de volumen (W/cm³), y las capas internas quedan lejos de cualquier superficie de intercambio. La progresión de soluciones es conocida:

Etapa térmica Capacidad indicativa Implicación de potencia
Aire forzado hasta ~0,5–1 kW/paquete Suficiente para SoC clásicos; agotado para IA.
Líquido directo al chip (D2C) ~1–3 kW/paquete Estándar emergente en rack de IA.
Inmersión / placa fría avanzada varios kW Densidad de rack >100 kW.
Microfluídica embebida (en pila) experimental Refrigerar capas internas del 3D.
Acoplamiento crítico: cobre frente a refrigerante. En una pila 3D, la red de entrega de potencia (cobre, vías, planos) y los canales de refrigeración compiten por el mismo presupuesto de altura (Z-height). No se pueden diseñar por separado: cada vatio que se ahorra en pérdidas de distribución es un vatio menos que extraer, y cada milímetro que libera una arquitectura de potencia más densa es espacio para refrigeración. Potencia y térmica se vuelven un único problema de co-diseño.

5 — Derivada IV · Arquitectura de tensión
Llevar alta tensión cerca del chip: la palanca cuadrática

Aquí está el núcleo del argumento de Premium. La potencia entregada es P = V · I. Para una potencia dada, elevar la tensión V reduce proporcionalmente la corriente I. Y como la pérdida por conducción es Ppérdida = I² · R, esa pérdida cae con el cuadrado de la reducción de corriente. Es la diferencia entre una mejora lineal y una mejora cuadrática.

Pérdida de conducción relativa (misma potencia, mismo conductor)

alta~0

100%

6,25%

0,09%

0,02%

12 V
48 V
400 V (HVDC)
800 V (HVDC)
Para igual potencia transportada por igual conductor, pasar de 12 V a 48 V reduce la pérdida de conducción ~16×; subir a clases HVDC la vuelve prácticamente despreciable. La penalización se traslada entonces a las etapas de conversión, que es donde compite la electrónica de potencia de alta densidad.

La cadena de entrega y la dirección del sector

La consecuencia de diseño es doble: subir la tensión de distribución y acercar la conversión final a la carga, minimizando el tramo de corriente alta. La industria ya recorre este camino:

Espina de entrega de potencia: la tensión baja y la corriente sube hacia el die

Grid

HVDC ~400–800 V

↑ corriente

Rack

48 V

↑↑

Placa

12 V → core

↑↑↑

PoL

<1 V

cientos de A

Die

Objetivo: mantener la alta tensión el mayor tramo posible y convertir a baja tensión / alta corriente solo en el último milímetro.

  • Nivel de rack/fila → HVDC. El sector migra hacia distribución en corriente continua de clase 400–800 V para alimentar racks de IA de cientos de kW a megavatios, reduciendo cobre, pérdidas y número de conversiones.
  • Nivel de bus → 48 V. El estándar de facto del centro de datos moderno (incluido el busbar de 48 V del Open Rack de OCP) frente a los 12 V heredados: misma potencia, 1/4 de corriente, ~1/16 de pérdida.
  • Nivel de paquete → PoL y entrega vertical. Conversión final de 48 V a la tensión de núcleo (<1 V) integrada bajo o junto al die, e incluso reparto de potencia por la cara posterior del wafer, para que la corriente altísima recorra distancias mínimas.

Wide-bandgap (GaN y SiC) es el habilitador: permite convertidores más rápidos, densos y eficientes que hacen viable esta conversión cercana a la carga. Es exactamente el terreno donde Premium aporta valor.

6 — Infraestructura y coste
Por qué la tensión es, además, una decisión de capex y opex

Elevar la tensión de distribución no solo ahorra energía: abarata la infraestructura. La cadena de efectos es directa:

Palanca Efecto en consumo (opex) Efecto en infraestructura (capex)
↑ Tensión de distribución Pérdida I²R cae con el cuadrado de la corriente. Conductores y busbars más finos y baratos; menos cobre.
↓ Etapas de conversión Cada conversión evitada elimina su pérdida. Menos equipos de conversión, menos espacio, menos puntos de fallo.
Conversión cerca de la carga El tramo de alta corriente se acorta al mínimo. PDN más simple en placa; mejor aprovechamiento del rack.
Menos pérdidas → menos calor Baja el overhead de refrigeración (mejor PUE). Menor capacidad de refrigeración instalada por kW útil.

El resultado es un círculo virtuoso: menos pérdidas significan menos calor, lo que significa menos refrigeración, lo que significa menos energía y menos infraestructura para una misma potencia útil entregada al silicio. En la era del escalado temporal —donde el silicio se densifica sin abaratarse por nodo— el ahorro de sistema se desplaza decisivamente a la arquitectura de potencia.

7 — Posicionamiento de Premium
Dónde encaja Premium en este escenario

El movimiento de Huawei ilustra una verdad que aplica a todo el sector, no solo a China: a medida que el rendimiento se densifica en volumen, la ventaja se desplaza hacia quien sepa alimentar y enfriar ese volumen. Premium opera precisamente en esa capa, y con criterios —mínimo coste, hardware/software abierto, sin dependencia de proveedor, rendimiento— que encajan con un mercado que busca alternativas al lock-in tanto técnico como geopolítico.

Líneas de oportunidad:

  • Conversión de alta tensión a punto de carga con wide-bandgap (GaN/SiC) para data center e IA: HVDC de rack → 48 V → núcleo, con la conversión final lo más cercana posible al die.
  • Arquitecturas de potencia para racks de alta densidad alineadas con OCP (busbar 48 V, evolución hacia HVDC), aprovechando el mandato de hardware abierto frente a soluciones cerradas.
  • Co-diseño potencia–térmica: módulos donde la entrega de energía y la extracción de calor se diseñan juntos, no por separado —el verdadero diferencial técnico de la era 3D—.
  • Independencia de proveedor a escala de sistema: una capa de potencia y térmica neutral funciona igual bajo silicio occidental (TSMC/Apple/NVIDIA) o bajo el camino chino (Huawei/Ascend), cubriendo la bifurcación del ecosistema.

La paradoja útil: las sanciones empujaron a Huawei a un camino que incrementa la dependencia del mundo en buena entrega de potencia y refrigeración. Esa demanda es agnóstica respecto a quién fabrica el chip —y ese es justamente el espacio neutral y abierto donde Premium puede competir.

8 — Conclusión
El litógrafo cede el testigo al ingeniero de potencia

La Ley τ no es una nueva ley de la física ni el fin de Moore; es innovación inducida por restricción. Pero su valor para Premium es independiente de si triunfa como estándar: cualquier camino que apile más cómputo en menos volumen —de Oriente o de Occidente— concentra potencia y calor, y traslada el límite de rendimiento y de coste a la capa de entrega de energía y disipación.

Mantener la alta tensión el mayor tramo posible, convertir cerca de la carga con tecnología wide-bandgap y co-diseñar potencia y térmica como un único problema es la respuesta de ingeniería a la era del escalado temporal. El veredicto sobre Huawei llegará con los teardowns del Kirin este otoño; el de Premium se decide en cómo capitalice una frontera que se desplaza, inequívocamente, hacia su dominio.

§ Fuentes

  1. Huawei, nota de prensa oficial: «HUAWEI Presents the Tau (τ) Scaling Law» (ISCAS 2026, Shanghái, 25 may 2026).
  2. CGTN: «From geometry to time: Decoding Huawei’s Tau (τ) Scaling Law» y nota sobre objetivo de densidad equivalente a 1,4 nm en 2031.
  3. 36Kr (análisis): valoración equilibrada de la Ley τ y la redefinición del «proceso maduro» como «proceso de alto rendimiento».
  4. TechWire Asia: contexto Ascend / DeepSeek V4 y demanda de silicio de IA doméstico.
  5. Canal TI: «Huawei busca reescribir las reglas de los procesadores» (8 jun 2026) — artículo de partida.
  6. Principios de ingeniería de potencia (P = V·I; pérdida I²R; P ≈ α·C·V²·f) y tendencias de arquitectura de distribución (OCP Open Rack 48 V; migración del sector a HVDC de clase 400–800 V) — conocimiento técnico de dominio.

Las cifras de LogicFolding (+53,5% densidad, +40% eficiencia, +12,7% frecuencia, objetivo 1,4 nm-equivalente en 2031) son declaraciones de Huawei pendientes de validación independiente. Las ilustraciones de pérdida por tensión son cálculos normalizados con fines explicativos, no especificaciones de producto.

 

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Instalar productos electrónicos de alta potencia en cajas selladas presenta desafíos únicos en términos de gestión térmica. Este artículo explica cómo los productos de conversión de energía premium, como el TDS-3300 y el TDX-3300, pueden instalarse en cajas selladas utilizando un enfoque optimizado para la disipación de calor. Se destaca la importancia de las cajas selladas, junto con el uso de disipadores de calor y almohadillas térmicas, así como los métodos precisos para calcular el tamaño del disipador y la resistencia térmica.

 

En aplicaciones industriales, las cajas selladas son esenciales para proteger los sistemas electrónicos de factores ambientales como la humedad, el polvo y los contaminantes. Sin embargo, estas cajas también presentan un desafío importante: la disipación de calor efectiva. Los productos de conversión de alta potencia como el TDS-3300, el TDX-3300, el ODS-3000 y el ODX-3000 generan cantidades sustanciales de calor, que, si no se gestionan adecuadamente, pueden comprometer el rendimiento y reducir la vida útil del producto.

 

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Este artículo se centra en cómo gestionar eficientemente el calor en cajas selladas utilizando disipadores de calor y almohadillas térmicas. Una planificación térmica adecuada es clave para garantizar que el equipo opere dentro de un rango de temperatura seguro sin sacrificar la integridad de la caja sellada.

Importancia de las cajas selladas

Las cajas selladas no solo protegen los componentes electrónicos de agentes externos, sino que también permiten su uso en entornos hostiles como fábricas, exteriores o aplicaciones marinas. Sin embargo, esta aislamiento crea un desafío: la acumulación de calor en un espacio confinado. Sin un flujo de aire adecuado, productos como el TDS-3300 y el TDX-3300, originalmente diseñados para enfriarse mediante ventiladores internos, pueden sobrecalentarse.
La gestión térmica dentro de estas cajas es crítica para evitar fallos en el sistema. Una caja bien diseñada, junto con la instalación de disipadores de calor, asegura que el calor generado se evacue de manera eficiente sin comprometer el sellado de la caja.

Dimensiones y diseño de la caja

Es crucial que la caja sellada sea lo suficientemente grande como para permitir una circulación adecuada de aire alrededor del dispositivo. Se ha determinado que un espacio mínimo de 50 mm en cada lado del producto permite que el aire caliente se disperse uniformemente, minimizando la acumulación de calor en áreas críticas.
El diseño de las cajas selladas debe considerar no solo la protección contra agentes externos, sino también cómo gestionar el calor generado internamente. Aquí es donde los disipadores de calor juegan un papel clave, canalizando el calor fuera de la caja mientras mantienen su integridad hermética.

Acoplamiento térmico con el disipador de calor

Uno de los factores más críticos en la gestión térmica es el acoplamiento adecuado entre el disipador de calor y el producto. Para asegurar una transferencia de calor eficiente, se recomienda utilizar almohadillas térmicas de 1 mm de grosor colocadas estratégicamente en las superficies más calientes del dispositivo. Estas almohadillas permiten que el disipador de calor conduzca el calor fuera de la caja sin necesidad de un flujo de aire activo en su interior, manteniendo el sellado de la caja.

Posicionamiento de las almohadillas térmicas

Para productos como el TDS-3300 o el TDX-3300, las almohadillas térmicas, como la Bergquist GPVOUS-0.04-01 o sus equivalentes, de aproximadamente 100 x 100 x 1 mm, deben colocarse donde los disipadores internos de calor estén más cerca de la carcasa exterior. Este acoplamiento asegura una conducción eficiente del calor desde el interior hacia el exterior del sistema, donde el disipador puede disiparlo.