Diseño de transformador plano de relación de giro baja en un convertidor resonante LLC de fuente rica y relación de sintonización alta
En la actualidad, los grandes centros de datos [1] se han convertido en una gran tendencia. El convertidor resonante LLC como componente central de los grandes centros de datos tiene una gran importancia teórica y práctica para respaldar la construcción de grandes centros de datos y resolver el problema del alto consumo de energía, alto Gran centro de datos sobre emisiones de carbono y desarrollo ecológico. Para el sistema de suministro de energía del centro de datos de segunda generación utilizado actualmente, la relación de voltaje del regulador de voltaje (convertidor resonante VR, LLC) es 48 V: 1 V, y para el futuro centro de datos de tercera generación y sistema de suministro de energía de Internet ecológico, la relación de voltaje de la parte del convertidor CC/CC (usando un convertidor resonante LLC) también será 400 V:12 o 380 V:12 [2]. El convertidor resonante LLC se refiere a la estructura de relación de alto voltaje tanto en el sistema de suministro de energía de segunda generación para centros de datos, que se usa ampliamente en la actualidad, como en el sistema de suministro de energía de tercera generación y energía verde de Internet, que se utilizará en el futuro. Además, para satisfacer la tendencia de desarrollo de los servidores Blade, los componentes a granel, como los transformadores y los inductores LLC, deben tener estructuras planas de baja altura y estructuras integrales magnéticas planas.
El método actual para lograr altas relaciones de transformación en convertidores LLC resonantes es integrar magnéticamente múltiples transformadores con menos vueltas en una topología de una sola etapa.[3]. El número total de vueltas de los transformadores convencionales alcanza las 40 vueltas o incluso más.[4-5], y si se utilizan devanados de PCB, esto conduce a un aumento en el número de capas de devanados de PCB, lo que no solo complica el diseño del devanado y reduce su confiabilidad, sino que también hace que sea mucho más difícil analizar el efecto de la proximidad entre el convertidor. Devanados y pérdidas en los devanados. Además, el uso de una estructura de devanado de PCB con una gran cantidad de capas no solo resulta en un alto costo de fabricación de PCB, sino que también crea una gran pérdida en el conductor del devanado del convertidor al pasar una gran corriente, y el calor generado por la pérdida es difícil de disipar. lo que resulta en una alta temperatura de la PCB, reduce la confiabilidad y la vida útil del convertidor y limita la densidad de corriente en el conductor, lo que dificulta el transporte de grandes corrientes durante largos períodos de tiempo para satisfacer las demandas de baja corriente de los servidores de CPU y GPU. La densidad de corriente en el conductor es muy limitada, lo que dificulta transportar grandes corrientes durante largos períodos de tiempo para cumplir con los requisitos de potencia del convertidor de alta corriente y bajo voltaje para CPU y GPU.
Para resolver los problemas existentes, este artículo propone un transformador plano de relación baja, que puede reducir el número de vueltas de devanado de un transformador plano al tiempo que garantiza una relación variable alta del convertidor LLC resonante, y también reduce la cantidad de componentes centrales y la Volumen total, lo que aumenta la eficiencia del transformador.
Primero, se analiza el principio de funcionamiento y las características de amplificación del circuito principal de un convertidor LLC resonante con una alta relación de transformación, se calculan los parámetros de la ranura del convertidor resonante, luego se analiza la estructura del núcleo de un transformador plano con una baja Se da la relación de transformación y su circuito de devanado en una placa de circuito impreso, se realiza un cálculo paramétrico del transformador para calcular pérdidas y eficiencia, se construye un modelo 3D del transformador y se realiza un modelado magnético de elementos finitos, lo que demuestra que esto El transformador plano es factible y la eficiencia del transformador plano.