יישומים

עד שנת 2018, היה הביקוש העולמי לחשמל בערך 20,000 טWh. התעשייה של טכנולוגיות מידע ותקשורת (ICT) עמדה ב-2,000 טWh או 10% מהחשמל העולמי, שני החלקים העיקריים שלה היו רשתות (لاسلكיות ומוטבעות) ומרכזי נתונים. מרכزي נתונים בלבד שואבים כ-200 טWh בשנה. התחזיות הרבות מציינות שהביקוש הכולל לחשמל של ICT יתגבר בשנות ה-2020, ומרכזי הנתונים יקבלו חלק גדול יותר. התגברות הביקוש נובעת מגידול אקספוננציאלי של נתוני והיישומים של 5G.

מרכ Canter של המרכז הם "המוח" של האינטרנט. תפקידם הוא לעבד, לאחסן ולתקשר את הנתונים מאחורי השירותים השונים של מידע שאנו תלויים בהם כל יום, בין אם זה סטרימינג וידאו, דוא"ל, רשתות חברתיות, שיחות טלפון או חישוב מדעי. מרכזים לנתונים משתמשים במכשירי ICT שונים כדי להציע את השירותים האלה, וכל אלה מופעלים על ידי חשמל. שרתים, המרכיבים המפתחיים של ICT, מספקים חישובים ולוגיקה בתגובה לבקשות מידע. מכשירי רשת, כולל תחנות בסיס אלחוטיות ו-Ethernet קווי, מחברים את מרכז הנתונים לאינטרנט והמשתמשים הסופיים, מה שמאפשר זרימת נתונים פנימה ובחוץ. החשמל שנשתמש בו על ידי המכשירים האלה נהפך לבסוף לחום, שחייב להוסר ממרכז הנתונים על ידי ציוד קריאה שפועל גם כן על חשמל. כל שיפור בהיבט יעילות הכוח משפיע בצורה משמעותית לא רק על עלויות פעילות אלא גם על ארגון הפחמן.

לפני הגעה לרכיבים סופיים, כל האנרגיה צריכה לעבור עיבוד על ידי מתקנים קדומים. כיום, יעילותן של מערכות כוח לשרתים ותקשורת מוגדרת בעיקר על ידי המתקנים הללו. יעילות המטקן של יצרני מוביל היא בין 90% ל-96%. פתרון יעילות מטfcn של 98% הוכח כי ניתן להשיג אותו, אך השימוש בו עדיין מוגבל בגלל זמינותו והעלות של מכשירי טווח רוחב ו-IC שליטה. בנוסף לייעילות, צפיפות הכוח של המטfcn גם היא דרישה עיצובית קריטית עבור מרכזי נתונים. צפיפות כוח גבוהה יותר של המטfcn תשתחרר מקום נוסף להתקנת קיבולת שרת.

מתקנים חשמליים מורכבים משלב איסוף גורם כוח (PFC) עם מנהל קדימה ומחולף DC/DC מבודד. כדי להשיג יעילות של 98% במתקן, גם PFC וגם DC/DC צריכים לפעול ברמת יעילות של 99%. PFC מסורתי עם יעילות שיא של בערך 97.5% כבר לא מתאים לתכנונים כאלה. PFC ללא גשר הפך לオפשר היחיד עבור תכנון חדש של מתקנים. כיום ישנן שתי טופולוגיות שונות של PFC ללא גשר, כפי שמוצגות להלן, שנמצאות בתוכני מוצרים.

Double-Boost PFC מורכב למעשה משני מרתפי בדידות. אחד פועל מחזורים חיוביים של AC והשני פועל מחזורים שליליים של AC. זה מפחית את מספר מכשירי הזרזים במסלולי עיבוד הכוח ל-2 מה-3 המסורתיים של PFC מסורתי, ובכך שופר האפקטיביות. יתרון של טופולוגיה זו הוא שליטה פשוטה. מנהלי PFC מסורתיים יכולים לשמש עם כמה שינויים קלים בעיצוב הקצה. החיסרון הוא שהם דורשים שני אינדוקטורים של מרתף, מה שיגביר את עלות BOM ויעכב את שיפור צפיפות הכוח. PFC חד-フェזתי ב-CrM (מצב קריטי) יש לו יכולת עיבוד כוח מאוד מוגבלת (< 500W) בגלל התנודות grandes של זרם האינדוקטור של המרתף והקושי לעצב מסנן EMI. ZVS CrM PFC עם כוח של יותר מ-500W משתמשים לעיתים קרובות בשני פאזה מתחלפים. על ידי הזזת תקופת ההחלפה של שני הפאזה ב-180 מעלות, התנודות של הזרם יבטלו אחת את השניה וההשתנות הכוללת של הזרם יכולה להימנע לטווח נסבל.

עם הבגרות וההקטעה של עלויות של SiC ו-GaN, DESIGN מ整IFIER יכול להשתמש בטופולוגיות מתקדמות יותר ופשוטות יותר כדי להשיג יעילות של 96+% ולהתפקד בתדריswithcing גבוהים יותר. מהלך ה-CCM (מצב תרומה רציפה) totem-pole PFC הוא מתאים במיוחד לעיצוב מ整IFIER בסביבות kW.

IVCT פיתחה עיצוב מתייחס של 2.5kW totem-pole PFC. הבאים הן התמונות של העיצוב המתייחס והנתונים המפתח של בדיקות. (קישור לโนוט אפליקציה)

עיצוב מתייחס של 2.5kW Totem-Pole PFC

לשלבים של DC/DC, טופולוגיות חצי-גשר ומלוא-גשר LLC הפכו מאוד פופולריות. יש שתי סיבות עיקריות שגרמו להזזה בתעשייה מהטופולוגיה של מלוא-הגשר עם הזזת-פאזה, שהייתה הטופולוגיה המובילה בעיצוב חזק, לטופולוגיה של LLC. תחום מטען מלא עם ZVS ראשוני ו-ZCS בטווח רחב של מטען משני הם היתרונות העיקריים של טופולוגיה זו. ללא אינדקטור בצד המשני, הפלט של 12V או 48V לשרתים / תקשורת מאפשר את שימושו של מסלול ריקון סינכרוני וחתוך את איבודי ההולכה באופן משמעותי. היתרים מאפשרים לעיצוב המרה LLC יעילות של יותר מ-99%. עקב התנודות גבוהות של זרם הפלט במחוללי LLC, עבור מערכות פלט עם זרם גבוה, מבנה LLC מתוחכם נעשה שימוש בו כדי להפחית את תנודות המתח בפלט ולהקטין את החימום העצמי של קaptors מסנן הפלט.