豊富なソース、高同調比の LLC 共振コンバータによる低巻数比の平面トランス設計

現在、大規模データセンター [1] が大きなトレンドになっています。大規模データセンターのコアコンポーネントとしての LLC 共振コンバータは、大規模データセンターの建設をサポートし、高エネルギー消費、高エネルギー消費の問題を解決する上で理論的および実用的に大きな重要性を持っています。二酸化炭素排出量とグリーン開発の大規模データセンター。現在使用されている第 2 世代データセンター電源システムの場合、電圧レギュレータ (VR、LLC 共振コンバータ) の電圧比は 48V:1V ですが、将来の第 3 世代データセンターおよびグリーン インターネット電源システムでは、電圧比は 48V:1V になります。 DC/DC コンバータ部分 (LLC 共振コンバータを使用) も 400 V:12 または 380 V:12 になります [2]。 LLC共振コンバータとは、現在広く普及しているデータセンター向けの第2世代電源システムと、将来的に利用される第3世代電源システムやインターネットグリーンエネルギーにおける高電圧比構造を指します。さらに、ブレードサーバーの開発傾向に対応するために、トランスやLLCインダクターなどのバルクコンポーネントには、低高さの平面構造と平面磁気一体構造が必要です。

共振 LLC コンバータで高い変圧比を達成する現在の方法は、より少ない巻数で複数の変圧器を磁気的に統合して 1 段トポロジにすることです。^[3]。従来のトランスの総巻数は40巻以上に達します^[4-5]また、PCB 巻線を使用する場合、PCB 巻線の層数が増加することになり、巻線設計が複雑になり信頼性が低下するだけでなく、コンバータ間の近接性の影響を解析することがさらに困難になります。巻線と巻線損失。また、多層のプリント基板巻線構造を採用すると、プリント基板の製造コストが高くなるだけでなく、大電流を流す際にコンバータ巻線の導体に大きな損失が発生し、損失により発生する熱が放散されにくくなります。その結果、PCB 温度が高くなり、コンバータの信頼性と寿命が低下し、導体の電流密度が制限されるため、CPU および GPU サーバーの低電流要求を満たすために長時間にわたって大電流を流すことが困難になります。導体の電流密度は非常に限られているため、CPU や GPU の低電圧、高電流コンバータの電力要件を満たすために、長時間にわたって大電流を流すことが困難になります。

既存の問題を解決するために、この記事では、共振 LLC コンバータの高い可変比を確保しながら平面トランスの巻線ターン数を削減し、コア部品とコアの数を削減できる低比率平面トランスを提案します。全体の体積が増加し、変圧器の効率が向上します。

まず、高変圧比の共振型LLCコンバータの主回路の動作原理と増幅特性を解析し、共振型コンバータの溝のパラメータを計算し、次に、低変圧比の平面トランスのコアの構造を計算します。変圧器の変圧比とプリント基板上のその巻線回路が与えられ、変圧器のパラメトリック計算が実行されて損失と効率が計算され、変圧器の 3D モデルが構築され、磁気有限要素モデリングが実行されます。これにより、これが証明されます。平面トランスの実現可能性と平面トランスの効率。