Заявки

До 2018 року, світова потужність споживання електроенергії становила приблизно 20,000TWh. Галузь інформаційних та комунікаційних технологій (ICT) складала 2000TWh або 10% від загальної електроенергії світу, двома головними її частинами були мережі (бездротові та проводові) та дата-центри. Саме дата-центри споживають приблизно 200TWh кожного року. Широко цитовані прогнози говорять, що загальна потужність споживання електроенергії ICT прискориться у 2020-х, і дата-центри заберуть більший шматок. Прискорення запобутоване експоненційним зростанням даних та застосуванням 5G.

Центри обробки даних є "мозком" Інтернету. Їхня роль полягає в обробці, зберіганні та передачі даних, що стоять за безліччю інформаційних послуг, на які ми покладаємося кожен день, будь то потокове відео, електронна пошта, соціальні медіа, телефонні дзвінки або наукові обчислення. Для надання цих послуг дата-центри використовують різні пристрої ІКТ, які всі працюють за допомогою електрики. Сервери, ключові компоненти ІКТ, забезпечують обчислення та логіку у відповідь на запити про інформацію. Мережові пристрої, включаючи провідні Ethernet та бездротові базові станції, підключають центр обробки даних до Інтернету та кінцевих користувачів, що дозволяє вхідні та вихідні потоки даних. Електричність, яку використовують ці ІТ-пристрої, перетворюється на тепло, яке необхідно вивести з центру обробки даних за допомогою холодильного обладнання, яке також працює на електриці. Кожна точка підвищення енергоефективності має значний вплив не тільки на витрати на експлуатацію, але і на вуглецевий слід.

Перед тим, як потрапити до кінцевих компонентів, вся енергія має бути оброблена передньою прямолінійною пряморідкою. На даний момент ефективність систем живлення серверів та телекомунікацій покращується переважно на рівні цієї пряморідки. Ефективність пряморідок від провідних виробників становить 90% до 96%. Рішення з ефективністю пряморідки 98% було доведено досяжним, але його застосування все ще обмежене доступністю та вартістю широкозонних пристроїв та керуючих інтегрованих схем. Крім ефективності, щільність потужності пряморідки також є ключовим вимогами при проектуванні дата-центрів. Вища щільність потужності пряморідки визволить більше місця для встановлення серверної місткості.

Прямівники складаються з етапу попереднього регулятора коефіцієнта потужності (PFC) та ізольованого конвертера DC/DC. Щоб досягти ефективності прямівника на рівні 98%, як PFC, так і DC/DC повинні працювати з ефективністю на рівні 99%. Традиційний PFC з верхньою ефективністю близько 97.5% вже не підходить для таких дизайнерських рішень. Безмосткові PFC стають єдиним варіантом для нового покоління дизайну прямівників. Зараз існують дві різні топології безмосткових PFC, які використовуються у продуктах.

Double-Boost PFC фактично складається з двох ступенів підвищення. Один працює на додатній фазі AC, а інший - на від'ємній фазі AC. Він зменшує кількість напівпровідникових пристроїв у шляхах обробки енергії до 2 з традиційних 3 у PFC, через що збільшується ефективність. Перевага цієї топології полягає в простому контролі. Традиційні контролери PFC можуть бути використані з деякими мінливими модифікаціями схеми. Недоліком є необхідність двох індукторів підвищення, що збільшить вартість BOM і повлияє на покращення потужності. Одnofазовий CrM (Критичний Режим) PFC має дуже обмежену здатність обробки потужності ( <500W) через велику рипку струму індуктора підвищення та складність дизайну ЕМІ-фільтра. ZVS CrM PFC з потужністю більше 500W часто використовують двофазне переплете. Зсунувши період комутації двох фаз на 180 градусів, рипки струму можуть знищувати одна одну, і загальна рипка струму може бути зменшена до прийнятного діапазону.

З настанням досконалого розвитку та зниження вартості SiC і GaN, дизайну прямувача можна застосовувати більш сучасні та прості топології для досягнення ефективності 96+% та роботи на вищих частотах комутації. Наступне - CCM (Continuous Conduction Mode) тополь PFC, який добре підходить для дизайну прямувачів у кілограмах ваттів.

IVCT розробила референтний дизайн PFC тополю 2.5kW. Наведені нижче фотографія референтного дизайну та ключові дані тестування. (посилання на Загальну нотатку)

референтний дизайн PFC тополю 2.5kW

Для етапів DC/DC, топології напівмоста і повного моста LLC стають дуже популярними. Існує два головних причини, що сприяють переходу від фазозміщеної топології повного моста, яка була домінуючою в проектуванні високомощних систем, до топології LLC. Повна зона навантаження з первинним ZVS (Zero Voltage Switching) і широка зона навантаження з вторинним ZCS (Zero Current Switching) - це головна перевага цієї топології. Відсутність індуктора на вторинній стороні дозволяє використовувати схему синхронного прямого випрямлення для вихідних напруг 12В або 48В серверів / телекомунікацій, значно зменшуючи поточні втрати. Ці переваги дозволяють проектувати конвертори LLC з ефективністю понад 99%. З огляду на високий пульсаційний струм вихідного сигналу у конверторах LLC, при проектуванні систем з високим струмом вихідного сигналу часто використовується інтерлейнова структура LLC для зменшення пульсації вихідного напруги та зменшення самонагрівання конденсаторів вихідного фільтра.