Ծրագրեր

2018 թվականին էլեկտրաէներգիայի համաշխարհային պահանջարկը կազմել է մոտ 20,000 ՏՎտժ։ Տեղեկատվական և հաղորդակցական տեխնոլոգիաների (ՏՀՏ) արդյունաբերությունը կազմում է 2000 ՏՎտժ կամ գլոբալ էլեկտրաէներգիայի 10%-ը, որի երկու հիմնական բաժինը ցանցերն են (անլար և լարային) և տվյալների կենտրոնները: Միայն տվյալների կենտրոնները տարեկան սպառում են մոտ 200 TWh: Լայնորեն մեջբերված կանխատեսումները հուշում են, որ ՏՀՏ-ի էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր պահանջարկը կարագանա 2020-ականներին, և տվյալների կենտրոններն ավելի մեծ հատված կզբաղեցնեն: Պահանջարկի արագացումը պայմանավորված է էքսպոնենտալ տվյալների աճով և 5G հավելվածներով:

Տվյալների կենտրոնները ինտերնետի «ուղեղներն» են: Նրանց դերն է մշակել, պահել և հաղորդել անհամար տեղեկատվական ծառայությունների հիմքում ընկած տվյալները, որոնց վրա մենք ամեն օր ապավինում ենք, լինի դա հոլովակի հոսք, էլ. փոստ, սոցիալական մեդիա, հեռախոսազանգեր կամ գիտական ​​հաշվարկներ: Տվյալների կենտրոնները օգտագործում են տարբեր ՏՀՏ սարքեր՝ այս ծառայություններն ապահովելու համար, որոնք բոլորն էլ սնուցվում են էլեկտրականությամբ: Սերվերները՝ ՏՀՏ-ի հիմնական բաղադրիչները, ապահովում են հաշվարկներ և տրամաբանություն՝ ի պատասխան տեղեկատվության հարցումների: Ցանցային սարքերը, ներառյալ լարային Ethernet և անլար բազային կայանները, միացնում են տվյալների կենտրոնը ինտերնետին և վերջնական օգտագործողներին՝ հնարավորություն տալով մուտքային և ելքային տվյալների հոսքերը: Այս ՏՏ սարքերի կողմից օգտագործվող էլեկտրաէներգիան, ի վերջո, վերածվում է ջերմության, որը պետք է հեռացվի տվյալների կենտրոնից հովացման սարքավորումների միջոցով, որոնք նույնպես աշխատում են էլեկտրականությամբ: Էլեկտրաէներգիայի արդյունավետության բարելավման յուրաքանչյուր կետ էապես ազդում է ոչ միայն շահագործման ծախսերի, այլև ածխածնի հետքերի վրա:

Նախքան վերջնական բաղադրիչներին հասնելը, ամբողջ հզորությունը պետք է մշակվի ծայրամասային ուղղիչներով: Ներկայումս սերվերի և հեռահաղորդակցության էներգահամակարգերի արդյունավետությունը հիմնականում բարելավվել է այս ուղղիչի մակարդակում: Հիմնական վաճառողների ուղղիչի արդյունավետությունը 90% -ից 96% է: Ապացուցված է, որ 98% ուղղիչի արդյունավետության լուծումը ձեռք է բերվել, սակայն դրա կիրառումը դեռևս սահմանափակված է լայն bandgape սարքերի և հսկիչ IC-ների առկայությամբ և արժեքով: Արդյունավետությունից բացի, ուղղիչի հզորության խտությունը նաև տվյալների կենտրոնների նախագծման հիմնական պահանջն է: Ուղղիչի հզորության ավելի բարձր խտությունը ավելի շատ տարածք կազատի սերվերի հզորության տեղադրման համար:

Ուղղիչները բաղկացած են նախակարգավորիչի Power Factor Collection (PFC) փուլից և մեկուսացված DC/DC փոխարկիչից: Ուղղիչի 98% արդյունավետության հասնելու համար և՛ PFC, և՛ DC/DC-ն պետք է աշխատեն 99% արդյունավետության մակարդակով: Ավանդական PFC-ն՝ մոտ 97.5% առավելագույն արդյունավետությամբ, այլևս հարմար չէ նման դիզայնի համար: Անկամուրջ PFC-ները դառնում են նոր սերնդի ուղղիչի դիզայնի միակ տարբերակը: Ներկայումս երկու տարբեր անկամուրջ PFC-ների տոպոլոգիաներ, ինչպես ցույց է տրված ստորև, առկա են արտադրանքներում:

Double-Boost PFC-ն, ըստ էության, բաղկացած է երկու խթանող փոխարկիչից: Մեկը գործում է դրական AC ցիկլերով, իսկ մյուսը գործում է բացասական AC ցիկլերով: Այն նվազեցնում է կիսահաղորդչային սարքերի թիվը էներգիայի մշակման ուղիներում ավանդական PFC-ի 2-ից մինչև 3, և որպես այդպիսին արդյունավետությունը բարելավվում է: Այս տոպոլոգիայի առավելությունը պարզ կառավարումն է։ Ավանդական PFC կարգավորիչները կարող են օգտագործվել շղթայի մի փոքր փոփոխությամբ: Թերությունն այն է, որ անհրաժեշտ են երկու խթանիչ ինդուկտորներ, որոնք կբարձրացնեն BOM-ի արժեքը և կազդեն հզորության խտության բարելավման վրա: Միաֆազ CrM (Կրիտիկական ռեժիմ) PFC-ն ունի շատ սահմանափակ (<500 Վտ) էներգիայի կառավարման հնարավորություն՝ շնորհիվ բարձր խթանիչ ինդուկտորային հոսանքի և EMI ֆիլտրի դիզայնի դժվարության: 500 Վտ-ից ավելի հզորությամբ ZVS CrM PFC-ները հաճախ օգտագործում են երկու փուլային միաձուլում: Երկու փուլերի միացման ժամանակաշրջանը 180 աստիճանով փոխհատուցելով, ընթացիկ ալիքները կարող են չեղյալ համարել միմյանց, իսկ ընդհանուր հոսանքի ալիքը կարող է կրճատվել մինչև ընդունելի միջակայք:

SiC-ի և GaN-ի հասուն և ծախսերի կրճատմամբ, ուղղիչի դիզայնը կարող է օգտագործել ավելի առաջադեմ և պարզ տոպոլոգիաներ՝ հասնելու 96+% արդյունավետության և աշխատելու ավելի բարձր փոխարկման հաճախականություններում: Հետևյալը CCM (Շարունակական հաղորդման ռեժիմ) տոտեմ-բևեռ PFC-ն է, որը լավ հարմար է կՎտ-ների ուղղիչ սարքերի նախագծման համար:

IVCT-ը մշակել է 2.5 կՎտ հզորությամբ տոտեմ-բևեռ PFC հղման դիզայն: Ստորև ներկայացված են տեղեկատու դիզայնի լուսանկարը և հիմնական թեստի տվյալները: (հղում դեպի Դիմումի նշում)

2.5 կՎտ Totem-Pole PFC Reference Design-ը

DC/DC փուլերի համար կես կամուրջ և լրիվ կամուրջ ՍՊԸ-ի տոպոլոգիաները դառնում են շատ տարածված: Գոյություն ունեն երկու հիմնական պատճառ, որպեսզի արդյունաբերությունը տեղափոխվի փուլային տեղափոխված ամբողջական կամրջային տոպոլոգիայից, որը գերիշխող տոպոլոգիա էր բարձր էներգիայի նախագծման մեջ, դեպի ՍՊԸ-ի տոպոլոգիա: Լրիվ բեռնվածության տիրույթի առաջնային ZVS և լայն բեռնվածության միջակայքի երկրորդական ZCS-ն այս տոպոլոգիայի հիմնական արժանիքն է: Երկրորդական կողմում ինդուկտոր չունենալով, 12V կամ 48V սերվերի/հեռահաղորդակցության ելքը հնարավորություն է տալիս օգտագործել համաժամանակյա ուղղիչ միացում և զգալիորեն կրճատել հաղորդունակության կորուստը: Առավելությունները թույլ են տալիս ՍՊԸ-ի փոխարկիչների 99+% արդյունավետության դիզայնը: ՍՊԸ-ի փոխարկիչների բարձր ելքային հոսանքի ալիքի պատճառով բարձր հոսանքի ելքային նախագծման համար ՍՊԸ-ի միահյուսված կառուցվածքը հաճախ օգտագործվում է ելքային լարման ալիքը նվազեցնելու և ելքային ֆիլտրի կոնդենսատորի ինքնաջեռուցումը մեղմելու համար: