Zengin kaynaklı, yüksek ayar oranlı LLC rezonans dönüştürücüde düşük dönüş oranlı düzlemsel transformatör tasarımı
Şu anda, büyük veri merkezi [1] büyük bir trend haline geldi. Büyük veri merkezinin temel bileşeni olan LLC rezonans dönüştürücü, büyük veri merkezinin inşasını desteklemek, yüksek enerji tüketimi sorununu çözmek, yüksek enerji tüketimi sorununu çözmek için büyük teorik ve pratik öneme sahiptir. karbon emisyonu ve yeşil kalkınma büyük veri merkezi. Şu anda kullanılan ikinci nesil veri merkezi güç kaynağı sistemi için voltaj regülatörünün (VR, LLC rezonans dönüştürücü) voltaj oranı 48V:1V'dir ve gelecekteki üçüncü nesil veri merkezi ve yeşil İnternet güç kaynağı sistemi için voltaj oranı 48V:1V'dir. DC/DC dönüştürücü kısmı da (bir LLC rezonans dönüştürücü kullanıldığında) 400 V:12 veya 380 V:12 olacaktır [2]. LLC rezonans dönüştürücü, hem günümüzde yaygın olarak kullanılan veri merkezleri için ikinci nesil güç kaynağı sisteminde, hem de gelecekte kullanılacak olan üçüncü nesil güç kaynağı sisteminde ve İnternet yeşil enerjisinde yüksek gerilim oranlı yapıyı ifade etmektedir. Ayrıca blade sunucuların gelişim trendini karşılamak için transformatörler ve LLC indüktörleri gibi toplu bileşenlerin düşük yükseklikte düzlemsel yapılara ve düzlemsel manyetik entegre yapılara sahip olması gerekir.
Rezonant LLC dönüştürücülerde yüksek dönüşüm oranları elde etmenin mevcut yöntemi, birden fazla transformatörü daha az dönüşle manyetik olarak tek aşamalı bir topolojiye entegre etmektir.[3]. Geleneksel transformatörlerin toplam dönüş sayısı 40 tur veya daha fazlasına ulaşır[4-5]ve eğer PCB sargıları kullanılırsa, bu durum PCB sargılarının katman sayısında bir artışa yol açar, bu sadece sargı tasarımını karmaşıklaştırmak ve güvenilirliğini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda dönüştürücü arasındaki yakınlığın etkisinin analiz edilmesini de çok daha zorlaştırır. sargılar ve sargı kayıpları. Ek olarak, çok sayıda katmana sahip bir PCB sarım yapısının kullanılması, yalnızca yüksek PCB üretim maliyetine yol açmakla kalmaz, aynı zamanda büyük bir akım geçerken dönüştürücü sargı iletkeninde büyük kayıplara neden olur ve kayıp nedeniyle oluşan ısının dağıtılması zordur, yüksek PCB sıcaklığına neden olur, dönüştürücünün güvenilirliğini ve ömrünü azaltır ve iletkendeki akım yoğunluğunu sınırlandırarak CPU ve GPU sunucularının düşük akım taleplerini karşılamak için büyük akımların uzun süreler boyunca taşınmasını zorlaştırır. İletkendeki akım yoğunluğu çok sınırlıdır, bu da CPU'lar ve GPU'lar için düşük voltajlı, yüksek akımlı dönüştürücü güç gereksinimlerini karşılamak için büyük akımların uzun süreler boyunca taşınmasını zorlaştırır.
Mevcut sorunları çözmek için bu makale, rezonans LLC dönüştürücünün yüksek değişken oranını sağlarken düzlemsel bir transformatörün sarım dönüş sayısını azaltabilen ve aynı zamanda çekirdek bileşenlerin sayısını azaltabilen düşük oranlı bir düzlemsel transformatör önermektedir. Transformatörün verimliliğini artıran toplam hacim.
İlk olarak, yüksek dönüşüm oranına sahip bir rezonans LLC dönüştürücünün ana devresinin çalışma prensibi ve amplifikasyon özellikleri analiz edilir, rezonans dönüştürücünün oluğunun parametreleri hesaplanır, ardından düşük dönüşüm oranına sahip bir düzlemsel transformatörün çekirdeğinin yapısı Baskılı devre kartı üzerindeki dönüşüm oranı ve sargı devresi verilmiş, kayıpları ve verimliliği hesaplamak için transformatörün parametrik hesaplaması yapılmış, transformatörün 3 boyutlu modeli oluşturulmuş ve bunu kanıtlayan manyetik sonlu elemanlar modellemesi yapılmıştır. düzlemsel transformatörün uygulanabilirliği ve düzlemsel transformatörün verimliliği.