Aplikasi

Menjelang 2018, permintaan elektrik global adalah kira-kira 20,000TWj. Industri Teknologi Maklumat dan Komunikasi (ICT) menyumbang 2000TWj atau 10% daripada tenaga elektrik global, dua bahagian utamanya ialah rangkaian (tanpa wayar dan berwayar) dan pusat Data. Pusat data sahaja menggunakan sekitar 200TWj setiap tahun. Ramalan yang dipetik secara meluas mencadangkan bahawa jumlah permintaan elektrik ICT akan meningkat pada tahun 2020-an, dan pusat data akan mengambil bahagian yang lebih besar. Pecutan permintaan didorong oleh pertumbuhan data eksponen dan aplikasi 5G.

Pusat data ialah "otak" internet. Peranan mereka adalah untuk memproses, menyimpan dan menyampaikan data di sebalik pelbagai perkhidmatan maklumat yang kami harapkan setiap hari, sama ada penstriman video, e-mel, media sosial, panggilan telefon atau pengkomputeran saintifik. Pusat data menggunakan peranti ICT yang berbeza untuk menyediakan perkhidmatan ini, yang semuanya dikuasakan oleh elektrik. Pelayan, komponen utama ICT, menyediakan pengiraan dan logik sebagai tindak balas kepada permintaan maklumat. Peranti rangkaian, termasuk Ethernet berwayar dan stesen pangkalan wayarles, menyambungkan pusat data ke internet dan pengguna akhir, membolehkan aliran data masuk dan keluar. Elektrik yang digunakan oleh peranti IT ini akhirnya ditukar kepada haba, yang mesti dikeluarkan dari pusat data dengan peralatan penyejukan yang juga menggunakan tenaga elektrik. Setiap titik peningkatan kecekapan kuasa memberi impak yang ketara bukan sahaja kepada tiada kos operasi tetapi juga pada jejak karbon.

Sebelum mencapai komponen hujung, semua kuasa perlu diproses oleh penerus hujung pelepah. Pada masa ini, kecekapan sistem kuasa pelayan dan telekom kebanyakannya dipertingkatkan pada tahap penerus ini. Kecekapan penerus vendor arus perdana ialah 90% hingga 96%. Penyelesaian kecekapan penerus 98% telah terbukti dapat dicapai, tetapi penggunaannya masih terhad oleh ketersediaan dan kos peranti gape lebar dan IC kawalan. Selain kecekapan, ketumpatan kuasa penerus juga merupakan keperluan reka bentuk utama untuk pusat data. Ketumpatan kuasa penerus yang lebih tinggi akan membebaskan lebih banyak ruang untuk pemasangan kapasiti pelayan.

Penerus terdiri daripada peringkat Pengumpulan Faktor Kuasa (PFC) pra-pengawal selia dan penukar DC/DC terpencil. Untuk mencapai kecekapan penerus 98%, kedua-dua PFC dan DC/DC perlu beroperasi pada tahap kecekapan 99%. PFC tradisional dengan kecekapan puncak kira-kira 97.5% tidak sesuai untuk reka bentuk sedemikian lagi. PFC tanpa jambatan menjadi satu-satunya pilihan untuk reka bentuk penerus generasi baharu. Pada masa ini dua topologi PFC tanpa jambatan yang berbeza, seperti yang ditunjukkan di bawah, adalah dalam produk.

Double-Boost PFC pada asasnya terdiri daripada dua penukar rangsangan. Satu beroperasi pada kitaran AC positif dan satu lagi beroperasi pada kitaran AC negatif. Ia mengurangkan nombor peranti semikonduktor dalam laluan pemprosesan kuasa kepada 2 daripada PFC tradisional 3, dan oleh itu kecekapan dipertingkatkan. Kelebihan topologi ini ialah kawalan mudah. Pengawal PFC tradisional boleh digunakan dengan beberapa pengubahsuaian litar kecil. Kelemahannya ialah dua induktor rangsangan diperlukan, yang akan meningkatkan kos BOM dan peningkatan ketumpatan kuasa impak. PFC CrM ( Mod Kritikal) fasa tunggal mempunyai keupayaan pengendalian kuasa yang sangat terhad ( < 500W) disebabkan oleh riak arus induktor rangsangan tinggi dan kesukaran reka bentuk penapis EMI. ZVS CrM PFC dengan kuasa lebih 500W selalunya menggunakan dua fasa celahan. Dengan mengimbangi tempoh penukaran dua fasa sebanyak 180 darjah, riak semasa boleh membatalkan satu sama lain dan jumlah riak semasa boleh dikurangkan kepada julat yang boleh diterima.

Dengan pengurangan kos dan matang SiC dan GaN, reka bentuk penerus boleh menggunakan topologi yang lebih maju dan lebih mudah untuk mencapai kecekapan 96+% dan beroperasi pada frekuensi pensuisan yang lebih tinggi. Berikut ialah CCM (Mod Pengaliran Berterusan) totem-pole PFC, yang sangat sesuai untuk reka bentuk penerus kW.

IVCT telah membangunkan reka bentuk rujukan PFC tiang totem 2.5kW. Berikut adalah foto reka bentuk rujukan dan data ujian utama. ( pautan ke Nota Permohonan)

Reka Bentuk Rujukan PFC Kutub Totem 2.5kW

Untuk peringkat DC/DC, topologi half-bridge dan full-bridge LLC menjadi sangat popular. Terdapat dua sebab utama untuk membuat peralihan industri daripada topologi jambatan penuh beralih fasa, yang merupakan topologi dominan dalam reka bentuk kuasa tinggi, kepada topologi LLC. ZVS primer julat beban penuh dan ZCS menengah julat beban luas adalah merit utama topologi ini. Dengan tiada induktor pada bahagian kedua, output pelayan / telekom 12V atau 48V memungkinkan untuk menggunakan litar pembetulan segerak dan mengurangkan kehilangan pengaliran dengan ketara. Kelebihannya membolehkan reka bentuk kecekapan 99+% penukar LLC. Disebabkan oleh riak arus keluaran tinggi penukar LLC, untuk reka bentuk keluaran arus tinggi, struktur LLC berjalin sering digunakan untuk mengurangkan riak voltan keluaran dan mengurangkan pemanasan sendiri kapasitor penapis keluaran.