Դիմումներ

Երկար 2018-ին, համաշխարհային էլեկտրոէներգիայի պահանջը մոտեցված էր 20,000 ՏՎհ-ի: Ինֆորմացիայի և հասարակ տեխնոլոգիաների (ICT) բնագավառը հաշվարկվում էր 2000 ՏՎհ-ի կամ համաշխարհային էլեկտրոէներգիայի 10%-ով, որից երկու հիմնական մասերն էին ցանցեր (անհաղորդ և հաղորդ) և տվյալների կենտրոններ: Տվյալների կենտրոնները միայն յուրաքանչյուր տարի սպասող են մոտ 200 ՏՎհ-ի: Գալիս են հաճախ արձագանքով հաշվարկվող կանխատեսումներ, որոնք նշում են, որ ICT-ի ընդհանուր էլեկտրոէներգիայի պահանջը արագացվելու է 2020-ականներին, իսկ տվյալների կենտրոնները կունենան մեծ կիսան: Պահանջի արագացումը արտացոլվում է ցուցանկացած տվյալների աճով և 5G կիրառություններով:

Դատացենտրերը ինտերնետի „գլուխներն են“։ Նրանց դերն է մշակել, պահել և փոխանցել տվյալները, որոնք կաslickնում են մեր օրական կախված ինֆորմացիոն սերվիսների հետ՝ արդյունավետորեն տեսանյութի ստրիմին, էլ․ փոստի, սոցիալ միջավայրի, զvanaկների կամ գիտությունական հաշվարկներին։ Դատացենտրերը օգտագործում են տարբեր ԻԿՏ սարքեր այդ սերվիսները առաջնարկելու համար, ինչպես բոլորը էլ համարվում են էլեկտրական էներգիայի կողմից։ Սերվերները, որոնք հիմնական ԻԿՏ կոմպոնենտներն են, պատրաստում են հաշվարկներ և տրամաբանական գործողություններ տվյալների հարցման պատճառով։ Տեղականացված Էթերնետ և անտենային հիմնական սարքերը միացնում են դատացենտրը ինտերնետին և վերջնական օգտագործողներին, սահմանելով մուտքային և ելքային տվյալների հոսքեր։ Այդ ԻՏ սարքերի կողմից օգտագործված էլեկտրական էներգիան վերջապես փոխարինվում է ջերմությամբ, որը պետք է հեռացվի դատացենտրից ջերմաստիճանային սարքերի միջոցով, որոնք նաև էլեկտրական էներգիայի կողմից գործում են։ Յուրաքանչյուր էլեկտրական էներգիայի արդյունավետության մասին արդյունք կարող է նշանակալիորեն ազդել ոչ միայն գործառույթի արժեքի վրա, այլև կարբոնային հետքի վրա նույնպես։

Ենթադրվող կոմպոնենտներին հասնելուց առաջ, բոլոր էլեկտրական էներգիան պետք է մշակվի առաջին ստորագրողների կողմից։ Հայտնի է, որ այժմ սերվերների և տեղեկատվության էլեկտրական համակարգերի արդյունավետությունը մասնավորապես բարձրացնում են այդ ստորագրողի մակարդակում։ Ստորագրողների արդյունավետությունը գլխավոր արտադիր հարցերում է 90%-ից մինչև 96%։ Արդեն ապացուցված է, որ կարող է հասնել մինչև 98%-ի, բայց դրա կիրառումը դեռևս սահմանափակված է լայն բանդգապի սարքերի և կառավարման IC-երի առկայությամբ և արժեքով։ Արդյունավետության առավել կողմից, ստորագրողի էլեկտրական խտությունը նույնպես դեպքագիտական պահանջ է տվյալների կենտրոնների համար։ Բարձր ստորագրողի էլեկտրական խտությունը կարող է ազատ տարածություն ստանալու համար սերվերների տարածքի մեծացման համար։

Ռեկտիֆիկատորները կազմված են պահանջագրված ուժի գործոնդի հավասարության (PFC) ստացալիքով և անջատված DC/DC կոնվերտորով: 98%-ի ռեկտիֆիկատորի արդյունավետություն հասնելու համար, PFC-ն ու DC/DC-ն պետք է աշխատեն 99% արդյունավետության մակարդակում: Ա憬ական 97.5% գնահատական արդյունավետությամբ PFC ավելի չի միացվում այդպիսի դիզայնների համար: Գործակից PFC-ները դառնում են միակ օպցիան նոր գեներացիայի ռեկտիֆիկատորների դիզայնի համար: Հասարակության մեջ եղած են երկու տարբեր գործակից PFC-ների տոպոլոգիաներ, ինչպես ցուցադրված է ներքևում:

Double-Boost PFC իրականում բաղկացած է երկու boost converter-ից։ Առաջինը գործում է դրական AC ցիկլերի ժամանակ, իսկ երկրորդը՝ բացասական AC ցիկլերի ժամանակ։ Սա նվազում է շարժիչների քանակը 2-ից 3-ից, ինչը բարձրացնում է արդյունավետությունը։ Այս տեխնոլոգիայի հատուկ առավելությունը պարզ կառավարման համակարգն է։ Հավանաբար, օգտագործվող ավարտական PFC կառավարիչները կարող են օգտագործվել փոքր շրջապատումների դեպքում։ Երկարությունների մեջ երկու բուստ ինդուկտորների կարող են անհրաժեշտ լինել, ինչը կարող է ավելացնել BOM արժեքը և ազդել էներգիայի խտության բարձրացման վրա։ Single-phase CrM (Critical Mode) PFC-ն ունի շատ սահմանափակ ուժային հաստատություն (<500W), քանի որ բարձր բուստ ինդուկտորի հաստատությունը և EMI ֆիլտրի դիզայնի դժվարություններն են։ ZVS CrM PFC-ն հաճախ օգտագործում է երկու փուլերի միջանկյալ համատեղումները։ Երկու փուլերի սահմանման պարբերությունները տեղաշարում են 180 աստիճանով, ինչը կարող է անջատել միմյանց հաստատությունները և ընդհանուր հաստատությունը կարող է նվազեցվել ընդունելի սահմաններին։

Երբ SiC-ն և GaN-ը արդեն հասանելի գումարով են և տարածված են, ռեկտիֆիկատորների դիզայնը կարող են օգտագործել ավելի առաջացող և պարզ տոպոլոգիաներ՝ հասնելով 96%-ից ավել էֆեկտիվությանը և աշխատելով ավելի բարձր փոխանցման հաճախությամբ։ Անհետացված հաղորդակցության (CCM) տոտեմ-սյունակային PFC-ն լավ է համապատասխանում կիլովատների ռեկտիֆիկատորների դիզայնին։

IVCT-ն արտադրել է 2.5kW տոտեմ-սյունակային PFC տեսական դիզայն։ Ստորև բերված են տեսական դիզայնի նկարը և կարևոր թեստային տվյալները։ (հղում Application Note-ին)

2.5kW Տոտեմ-Սյունակային PFC Տեսական Դիզայն

Դիոդական փուլերի համար կիսա-կամավոր և լից կամավոր տոպոլոգիաները դառնում են շատ հաճախորդական։ Կայուն տոպոլոգիայից՝ որը կարողացել է տարածվել բարձր ուժի նախագծման մեջ, փոխանցման տոպոլոգիային անցնելու համար կան երկու հիմնական պատճառներ։ Լից տոպոլոգիայի հիմնական առավելությունը դա է՝ պարզագույն բեռի միջավայրում գլխավոր ZVS և լայն բեռի միջավայրում երկրորդական ZCS։ Երկրորդական կողմում ինդուկտոր չունենալու դեպքում, 12V կամ 48V սերվերային/տելեկոմային արտադրանքների համար հնարավոր է օգտագործել սինխրոն ռեկտիֆիկացիայի շրջանագծ և նվազեցնել կոնդուկտիվ կորուստի կորուստը։ Առավելությունները թույլ են տալիս LLC կոնվերտորներին 99%+ արդյունավետության նախագծում։ LLC կոնվերտորների բարձր արտադրանքային տատանումների պատճառով՝ բարձր արտադրանքային նախագծման դեպքում հաճախ օգտագործվում է միջակայքային LLC կառուցվածքը՝ նվազեցնելու համար արտադրանքային լայնության տատանումները և միջավայրացնելու արտադրանքային ֆիլտրի կապացիտորի ինքնահարմարացումը։