تصميم محول مستو ذو نسبة دوران منخفضة في محول رنين LLC عالي المصدر وذو نسبة ضبط عالية

في الوقت الحاضر، أصبح مركز البيانات الكبير [1] اتجاهًا كبيرًا. إن محول الرنين LLC باعتباره المكون الأساسي لمركز البيانات الكبير له أهمية نظرية وعملية كبيرة لدعم بناء مركز بيانات كبير، وحل مشكلة الاستهلاك العالي للطاقة، وارتفاع انبعاثات الكربون والتنمية الخضراء مركز بيانات كبير. بالنسبة لنظام إمداد الطاقة لمركز البيانات من الجيل الثاني المستخدم حاليًا، تبلغ نسبة الجهد لمنظم الجهد (محول الرنين VR، LLC) 48 فولت: 1 فولت، وبالنسبة لمركز بيانات الجيل الثالث المستقبلي ونظام إمداد طاقة الإنترنت الأخضر، تكون نسبة الجهد لـ سيكون جزء محول DC/DC (باستخدام محول الرنين LLC) أيضًا 400 فولت:12 أو 380 فولت:12 [2]. يشير محول الرنين LLC إلى بنية نسبة الجهد العالي في كل من نظام إمداد الطاقة من الجيل الثاني لمراكز البيانات، والذي يستخدم على نطاق واسع اليوم، ونظام إمداد الطاقة من الجيل الثالث والطاقة الخضراء للإنترنت، والتي سيتم استخدامها في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، لتلبية اتجاه تطوير الخوادم النصلية، يجب أن تحتوي المكونات السائبة مثل المحولات والمحاثات ذات المسؤولية المحدودة على هياكل مستوية منخفضة الارتفاع وهياكل متكاملة مغناطيسية مستوية.

تتمثل الطريقة الحالية لتحقيق نسب تحويل عالية في محولات الرنين LLC في دمج محولات متعددة مغناطيسيًا مع عدد أقل من الدورات في طوبولوجيا أحادية المرحلة.^[3]. يصل إجمالي عدد لفات المحولات التقليدية إلى 40 دورة أو أكثر^[4-5]، وإذا تم استخدام ملفات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، فإن ذلك يؤدي إلى زيادة في عدد طبقات ملفات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، الأمر الذي لا يؤدي فقط إلى تعقيد تصميم اللف ويقلل من موثوقيته، ولكنه يزيد أيضًا من صعوبة تحليل تأثير القرب بين المحول اللفات والخسائر المتعرجة. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام هيكل لف ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع عدد كبير من الطبقات لا يؤدي فقط إلى ارتفاع تكلفة تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ولكنه يخلق أيضًا خسارة كبيرة في موصل لف المحول عند تمرير تيار كبير، ومن الصعب تبديد الحرارة الناتجة عن الخسارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ويقلل من موثوقية المحول وعمره، ويحد من كثافة التيار في الموصل، مما يجعل من الصعب حمل تيارات كبيرة على مدى فترات طويلة من الوقت لتلبية متطلبات التيار المنخفض لخوادم وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات. كثافة التيار في الموصل محدودة للغاية، مما يجعل من الصعب حمل تيارات كبيرة على مدى فترات طويلة من الزمن لتلبية متطلبات طاقة المحول ذات الجهد المنخفض والتيار العالي لوحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات.

لحل المشاكل الحالية، تقترح هذه الورقة محول مستو ذو نسبة منخفضة، والذي يمكن أن يقلل عدد لفات المحول المستوي مع ضمان نسبة متغيرة عالية لمحول الرنين LLC، وكذلك تقليل عدد المكونات الأساسية و الحجم الكلي، مما يزيد من كفاءة المحول.

أولاً، يتم تحليل مبدأ التشغيل وخصائص التضخيم للدائرة الرئيسية لمحول الرنين LLC ذو نسبة تحويل عالية، ويتم حساب معلمات أخدود محول الرنين، ثم هيكل قلب المحول المستوي ذو نسبة تحويل منخفضة يتم إعطاء نسبة التحويل ودائرة لفها على لوحة دوائر مطبوعة، ويتم إجراء حساب حدودي للمحول لحساب الفقد والكفاءة، ويتم بناء نموذج ثلاثي الأبعاد للمحول ويتم تنفيذ نمذجة العناصر المحدودة المغناطيسية، مما يثبت أن هذا المحول المستوي ممكن وكفاءة المحول المستوي.