Thiết kế máy biến áp phẳng có tỷ số quay thấp trong bộ chuyển đổi cộng hưởng LLC có tỷ lệ điều chỉnh cao, nguồn phong phú

Hiện nay, trung tâm dữ liệu lớn [1] đã trở thành một xu hướng lớn. Bộ chuyển đổi cộng hưởng LLC là thành phần cốt lõi của trung tâm dữ liệu lớn có ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn to lớn để hỗ trợ xây dựng trung tâm dữ liệu lớn, giải quyết vấn đề tiêu thụ năng lượng cao, tốc độ cao. Trung tâm dữ liệu lớn phát thải carbon và phát triển xanh Đối với hệ thống cấp điện trung tâm dữ liệu thế hệ thứ hai hiện đang được sử dụng, tỷ số điện áp của bộ điều chỉnh điện áp (bộ chuyển đổi cộng hưởng VR, LLC) là 48V:1V và đối với trung tâm dữ liệu thế hệ thứ ba trong tương lai và hệ thống cấp điện Internet xanh, tỷ số điện áp là phần chuyển đổi DC/DC (sử dụng bộ chuyển đổi cộng hưởng LLC) cũng sẽ là 400 V:12 hoặc 380 V:12 [2]. Bộ chuyển đổi cộng hưởng LLC đề cập đến cấu trúc tỷ số điện áp cao trong cả hệ thống cung cấp điện thế hệ thứ hai cho các trung tâm dữ liệu được sử dụng rộng rãi ngày nay và hệ thống cung cấp điện thế hệ thứ ba và năng lượng xanh Internet sẽ được sử dụng trong tương lai. Ngoài ra, để đáp ứng xu hướng phát triển của máy chủ phiến, các bộ phận rời như máy biến áp và cuộn cảm LLC phải có cấu trúc phẳng chiều cao thấp và cấu trúc tích hợp từ tính phẳng.

Phương pháp hiện tại để đạt được tỷ lệ biến đổi cao trong bộ chuyển đổi LLC cộng hưởng là tích hợp từ tính nhiều máy biến áp với ít vòng dây hơn thành cấu trúc liên kết một giai đoạn.^[3]. Tổng số vòng dây của máy biến áp thông thường đạt 40 vòng trở lên^[4-5]và nếu sử dụng cuộn dây PCB, điều này dẫn đến sự gia tăng số lượng lớp cuộn dây PCB, điều này không chỉ làm phức tạp thiết kế cuộn dây và làm giảm độ tin cậy của nó mà còn khiến việc phân tích ảnh hưởng của khoảng cách giữa các bộ chuyển đổi trở nên khó khăn hơn nhiều. cuộn dây và tổn hao cuộn dây. Ngoài ra, việc sử dụng cấu trúc cuộn dây PCB với số lượng lớn các lớp không chỉ dẫn đến chi phí sản xuất PCB cao mà còn tạo ra tổn thất lớn trong dây dẫn cuộn dây chuyển đổi khi có dòng điện lớn chạy qua và nhiệt sinh ra do tổn hao khó tiêu tan, dẫn đến nhiệt độ PCB cao, làm giảm độ tin cậy và tuổi thọ của bộ chuyển đổi, đồng thời hạn chế mật độ dòng điện trong dây dẫn, gây khó khăn cho việc truyền dòng điện lớn trong thời gian dài nhằm đáp ứng nhu cầu dòng điện thấp của máy chủ CPU và GPU. Mật độ dòng điện trong dây dẫn rất hạn chế, gây khó khăn cho việc truyền dòng điện lớn trong thời gian dài nhằm đáp ứng yêu cầu nguồn điện từ bộ chuyển đổi điện áp thấp, dòng điện cao cho CPU và GPU.

Để giải quyết các vấn đề đang tồn tại, bài báo đề xuất một máy biến áp phẳng có tỷ số thấp, có thể giảm số vòng dây của máy biến áp phẳng trong khi vẫn đảm bảo tỷ số biến đổi cao của bộ chuyển đổi LLC cộng hưởng, đồng thời giảm số lượng thành phần lõi và khối lượng tổng thể, làm tăng hiệu suất của máy biến áp.

Đầu tiên, nguyên lý hoạt động và đặc tính khuếch đại của mạch chính của bộ chuyển đổi LLC cộng hưởng có tỷ số biến đổi cao được phân tích, các thông số rãnh của bộ biến đổi cộng hưởng được tính toán, sau đó cấu trúc lõi của máy biến áp phẳng có tỷ số biến đổi thấp. tỷ số biến đổi và mạch quấn của nó trên bảng mạch in được đưa ra, tính toán tham số của máy biến áp được thực hiện để tính toán tổn thất và hiệu suất, mô hình 3D của máy biến áp được xây dựng và mô hình phần tử hữu hạn từ tính được thực hiện, điều này chứng tỏ rằng điều này máy biến áp phẳng là khả thi và hiệu suất của máy biến áp phẳng.