कंप्यूटिंग शक्ति में विस्फोट! कोडाका के उच्च-प्रदर्शन इंडक्टर डेटा केंद्र बिजली प्रणालियों की ऊर्जा दक्षता में सुधार करने में सहायता करते हैं

वर्तमान में, एआई अनुप्रयोगों के त्वरित कार्यान्वयन के कारण बिजली की खपत में महत्वपूर्ण वृद्धि हुई है, जिससे सीधे तौर पर डेटा केंद्र बिजली की मांग बढ़ी है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी के 2023 के आंकड़ों के अनुसार, वैश्विक डेटा केंद्रों की ऊर्जा खपत अब वैश्विक बिजली खपत का 3% से अधिक है, और एकल A100 GPU सर्वर की चरम बिजली खपत 10kW से अधिक हो गई है। डेटा केंद्र बिजली की खपत में महत्वपूर्ण वृद्धि ने बिजली आपूर्ति की गुणवत्ता और मात्रा दोनों के लिए नए चुनौतियाँ पैदा कर दी हैं। डेटा केंद्र बिजली परिपथों में महत्वपूर्ण घटकों में से एक के रूप में, इंडक्टर के चयन का डेटा केंद्र बिजली प्रणालियों की रूपांतरण दक्षता और संचालन स्थिरता तथा विश्वसनीयता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

1- डेटा केंद्र बिजली आपूर्ति श्रेणियाँ और विकास के रुझान

डेटा केंद्र की शक्ति में मुख्य रूप से सर्वर पावर सप्लाई, अविच्छेद्य बिजली आपूर्ति (UPS), उच्च-वोल्टेज डीसी पावर सप्लाई, वितरित बिजली आपूर्ति/मॉड्यूलर पावर सप्लाई आदि शामिल हैं।

1.1 सर्वर पावर सप्लाई

एआई सर्वर में, जीपीयू, सीपीयू और एआई त्वरण चिप्स के लिए बिजली आपूर्ति की स्थिरता और दक्षता की आवश्यकता बहुत अधिक होती है। सर्वर आमतौर पर स्थिर वोल्टेज आउटपुट प्रदान करने के लिए दक्ष डीसी-डीसी कन्वर्टर का उपयोग करते हैं, और डीसी-डीसी कन्वर्टर में इंडक्टर अपरिहार्य मुख्य घटक होते हैं।

जैसे-जैसे सर्वर की बिजली बजट बढ़ रहा है जबकि आयतन स्थिर रहता है, शक्ति घनत्व की आवश्यकताएं और भी कठोर होती जा रही हैं। नव विकसित सर्वर पावर सप्लाई इकाइयाँ (PSUs) लगभग 100W/इंच³ तक पहुँच गई हैं। भविष्य में, सर्वर बिजली की उच्च शक्ति घनत्व, उच्च रूपांतरण दक्षता और बुद्धिमान प्रबंधन की ओर विकसित होगी, ताकि बढ़ती गणना शक्ति की मांग को पूरा किया जा सके। उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त करने के लिए टोपोलॉजी और घटक प्रौद्योगिकी के विकास के माध्यम से कन्वर्टर दक्षता में सुधार करना समाधान है।

1.2 यूपीएस बिजली आपूर्ति

यूपीएस अविच्छिन्न बिजली आपूर्ति डेटा केंद्रों के लिए निरंतर बिजली आपूर्ति सुनिश्चित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। जब शहर की बिजली में बिजली की कटौती या वोल्टेज उतार-चढ़ाव होता है, तो यूपीएस तुरंत बैटरी बिजली मोड (बिना अंतराय बिजली आपूर्ति) में स्विच कर सकता है, जिससे डेटा केंद्र में महत्वपूर्ण उपकरण (जैसे सर्वर, भंडारण उपकरण, नेटवर्क उपकरण आदि) अप्रभावित रहते हैं।

1.3 उच्च-वोल्टेज डायरेक्ट करंट बिजली आपूर्ति

एचवीडीसी (उच्च-वोल्टेज डायरेक्ट करंट) पावर सप्लाई प्रणालियाँ डेटा केंद्रों जैसे अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत प्रदान करती हैं। चूँकि एचवीडीसी पारंपरिक यूपीएस (अविच्छिन्न पावर सप्लाई) के इन्वर्टर चरण को समाप्त कर देता है, इसलिए रूपांतरण दक्षता 95% से अधिक तक पहुँच सकती है, जो प्रभावी ढंग से डेटा केंद्र की ऊर्जा खपत को कम करता है। संबंधित आंकड़ों के अनुसार, एचवीडीसी पावर सप्लाई की दक्षता पारंपरिक यूपीएस समाधानों से 5% से अधिक अधिक होती है। इसके अतिरिक्त, चूँकि एचवीडीसी में इन्वर्टर नहीं होता है, इसका विफलता के बीच का माध्य समय (MTBF) यूपीएस की तुलना में 30% से अधिक अधिक होता है। क्योंकि डेटा केंद्र उच्च ऊर्जा दक्षता, उत्सर्जन में कमी और विश्वसनीयता की मांग जारी रखते हैं, एचवीडीसी पावर सप्लाई के लिए बाजार मांग लगातार बढ़ती रहेगी।

1.4 मॉड्यूलर/वितरित डीसी पावर सप्लाई

उच्च विश्वसनीयता, लचीली स्केलेबिलिटी, ऊर्जा दक्षता अनुकूलन और बिजली प्रणालियों में संचालन दक्षता के संदर्भ में डेटा केंद्रों की मुख्य चुनौतियों को दूर करने के लिए, डेटा केंद्र सर्वर मॉड्यूलर-डिज़ाइन वाली वितरित बिजली प्रणालियों को भी अपनाते हैं। मॉड्यूलर पावर सप्लाई केवल गणना शक्ति की मांग के अनुरूप गतिशील रूप से ढल सकते हैं, बल्कि नाबाली आर्किटेक्चर के माध्यम से खंडन अलगाव भी प्राप्त करते हैं, जिससे प्रणाली की विश्वसनीयता बढ़ जाती है। इसके अतिरिक्त, वे वास्तविक भार के आधार पर ऑनलाइन मॉड्यूल की संख्या को गतिशील रूप से समायोजित करके संचालन दक्षता में सुधार कर सकते हैं।

डेटा केंद्र अनुप्रयोग योजनाबद्ध आरेख

2- डेटा केंद्र बिजली प्रणालियों के लिए प्रेरक आवश्यकताएं

डेटा केंद्र बिजली प्रणालियों में, इंडक्टर महत्वपूर्ण भूमिका वाले मूलभूत घटक के रूप में कार्य करते हैं। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत का उपयोग करते हुए, वे धारा में उतार-चढ़ाव को रोकते हैं, धारा आउटपुट को स्थिर रखते हैं और ऊर्जा दक्षता और बिजली प्रणाली की स्थिरता को प्रभावित करते हुए बिजली रूपांतरण प्रक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। विभिन्न बिजली सर्किट्स के लिए इंडक्टर्स की आवश्यकताएं अलग-अलग होती हैं।

एसी पावर सिस्टम में, इंडक्टर्स का उपयोग मुख्य रूप से पावर फैक्टर करेक्शन (PFC) सर्किट और ईएमआई फ़िल्टरिंग में किया जाता है। PFC इंडक्टर्स को कोर संतृप्ति को रोकने के लिए उच्च आवृत्तियों (दसियों किलोहर्ट्ज़ से मेगाहर्ट्ज़ तक) पर ट्रांजिएंट करंट सहन करने में सक्षम होना चाहिए। इंडक्टर्स धातु संयुक्त कोर सामग्री का उपयोग करते हैं, जिनमें उच्च संतृप्ति धारा, कम कोर नुकसान और उच्च तापमान स्थिरता जैसी विद्युत विशेषताएं होती हैं। ईएमआई फ़िल्टरिंग में उपयोग किए जाने वाले इंडक्टर्स में उच्च-आवृत्ति शोर दमन क्षमता होनी चाहिए, कॉमन-मोड इंडक्टर्स को मेगाहर्ट्ज़ रेंज में शोर को दबाना चाहिए, साथ ही संवेदनशील सर्किट्स के साथ हस्तक्षेप को कम करने के लिए कम लीकेज चुंबकीय डिज़ाइन अपनाना चाहिए।

डीसी बिजली प्रणाली में दो परिदृश्य शामिल हैं: एक तो एचवीडीसी (उच्च-वोल्टेज डीसी) प्रणाली है, जिसका वर्तमान घरेलू संदर्भ में आमतौर पर 240V का वोल्टेज होता है। दूसरा वितरित डीसी बिजली (जैसे 48V सीधी आपूर्ति) है। उच्च-वोल्टेज डीसी बिजली के लिए इंडक्टर्स को उच्च-आवृत्ति विशेषताओं की आवश्यकता होती है, जिसमें स्विचिंग आवृत्ति मेगाहर्ट्ज़ स्तर तक पहुँच जाती है, और दक्ष डीसी-डीसी रूपांतरण के लिए कम-नुकसान वाले चुंबकीय कोर का उपयोग किया जाता है। इंडक्टर्स को उच्च-वोल्टेज भंजन के जोखिम से बचने के लिए उच्च-वोल्टेज पृथक्करण के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। इंडक्टर्स में उच्च धारा वहन करने और लगातार उच्च-धारा कार्य स्थितियों के तहत कम तापमान वृद्धि बनाए रखने की क्षमता होनी चाहिए। साथ ही, उच्च-आवृत्ति अनुनाद की समस्याओं को कम करने के लिए इंडक्टर्स को कम अवांछित धारिता की मांग को पूरा करना चाहिए। वितरित डीसी बिजली के लिए, इंडक्टर्स में छोटे आकार, उच्च शक्ति घनत्व और कुल नुकसान को कम करने के लिए कम डीसीआर होने की आवश्यकता होती है।

यूपीएस प्रणालियों में इंडक्टर्स का उपयोग मुख्य रूप से इन्वर्टर आउटपुट फ़िल्टरिंग और बैटरी चार्ज/डिस्चार्ज प्रबंधन सर्किट के लिए किया जाता है। इन्वर्टर आउटपुट फ़िल्टरिंग के लिए उच्च शक्ति घनत्व वाले संकुचित डिज़ाइन के इंडक्टर्स की आवश्यकता होती है, जो सीमित स्थान में 100A से अधिक करंट को संभालने में सक्षम हों तथा कम हार्मोनिक विरूपण आवश्यकताओं को पूरा करें। फेराइट कोर के उपयोग और बहु-परत वाइंडिंग डिज़ाइन के संयोजन द्वारा फ़िल्टरिंग प्रभाव को अनुकूलित किया जा सकता है। यूपीएस पावर सप्लाई में लगाए गए इंडक्टर्स को आवेगी धाराओं का भी सामना करना पड़ता है और बैटरी के संक्रमणकालीन चार्ज/डिस्चार्ज के दौरान असंतृप्ति विशेषताओं को प्रदर्शित करना होता है, अतः यूपीएस प्रणालियों के लिए उच्च संतृप्ति धारा वाले संकुचित इंडक्टर्स की आवश्यकता होती है।

मॉड्यूलर और वितरित बिजली प्रणालियों को मानकीकृत और हॉट-स्वैप डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए इंडक्टर्स की आवश्यकता होती है, जिनके पैरामीटर्स सख्ती से सुसंगत हों, सीलबंद स्थानों में ऊष्मा अपव्यय के अनुकूल हो सकें, और संचालन तापमान सीमा -40°से० से +125°से० तक विस्तृत हो। पारंपरिक उच्च-धारा इंडक्टर्स और इंटीग्रल इंडक्टर्स के अलावा, TLVR तकनीक के उपयोग से इंडक्टर्स की संक्रमण प्रतिक्रिया क्षमता में वृद्धि की जा सकती है।

डेटा केंद्र बिजली आर्किटेक्चर और तकनीकी विशेषताएं (ऑनलाइन डेटा के आधार पर)

3- डेटा केंद्र बिजली इंडक्टर मांग के रुझान

डेटा केंद्र उपकरणों में उच्च कंप्यूटिंग शक्ति, उच्च बिजली घनत्व, उच्च आवृत्ति और अधिक एकीकरण की प्रवृत्ति के साथ, इंडक्टर्स निम्नलिखित विकास प्रवृत्तियों को प्रदर्शित कर रहे हैं:

① उच्च बिजली घनत्व। एआई डेटा केंद्र कंप्यूटिंग हार्डवेयर की बढ़ती शक्ति के कारण इंडक्टर्स पर अधिक जोर दिया जा रहा है। इंडक्टर्स को सर्वर पावर सप्लाई उपकरण की सीमित जगह में अधिक शक्ति संभालने में सक्षम होना चाहिए, साथ ही उच्च तापमान प्रतिरोध में सुधार भी करना चाहिए।

② उच्च आवृत्ति और कम नुकसान। डेटा केंद्र पीएसयू गैलियम नाइट्राइड (GaN) और सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) जैसे वाइड-बैंडगैप अर्धचालक उपकरणों का उपयोग बढ़ा रहे हैं। इंडक्टर्स को इन उच्च-आवृत्ति उपकरणों का समर्थन करने के साथ-साथ कोर नुकसान को कम करने और प्रणाली के रूपांतरण दक्षता में सुधार करने की आवश्यकता होती है।

③ लघुकरण और एकीकरण। एआई डेटा केंद्रों में, सर्वर और एआई एक्सेलेरेटर कार्ड सीमित जगह में अधिक कंप्यूटिंग इकाइयों को एकीकृत कर रहे हैं, जिसके कारण घटकों, सहित इंडक्टर्स के लघुकरण की आवश्यकता होती है। इसमें आकार में कमी और शक्ति घनत्व में वृद्धि दोनों की आवश्यकता होती है।

④ उच्च विश्वसनीयता। डेटा केंद्र बिजली प्रणालियाँ लगातार संचालित होती हैं, और बिजली की कटौती या बंदी को बर्दाश्त नहीं किया जाता। अतिरिक्त डिज़ाइन और बैकअप बिजली आपूर्ति अपनाने के अलावा, घटकों की विश्वसनीयता और तापमान स्थिरता बहुत अधिक होती है, और चयनित प्रेरकों में भी उच्च विश्वसनीयता होनी चाहिए।

4-Codaca प्रेरक डेटा केंद्र बिजली आपूर्ति दक्षता में सुधार करने में सहायता करते हैं

चुंबकीय घटक प्रौद्योगिकी में एक उद्योग-अग्रणी आपूर्तिकर्ता के रूप में, कोडाका इंडक्टर उत्पाद समाधानों को अनुकूलित करने में विशेषज्ञता रखता है। कोडाका द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित प्रेरकों का उपयोग एआई सर्वर, डेटा केंद्र बिजली आपूर्ति और संचार उपकरणों में व्यापक रूप से किया जाता है।

डेटा केंद्र बिजली आपूर्ति में इलेक्ट्रॉनिक घटकों की उच्च-प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, कोडाका ने उच्च-संतृप्ति, उच्च-धारा प्रेरक, कम-हानि, हल्के वजन, एकीकृत ढाला गया प्रेरक, उच्च-घनत्व माउंटिंग के लिए उपयुक्त सतह-माउंट शक्ति प्रेरक, कम-प्रेरकत्व शक्ति प्रेरक और उच्च-आवृत्ति, उच्च-धारा प्रेरक सहित विभिन्न उत्पाद लाइनों को स्वतंत्र रूप से विकसित किया है। कोडाका प्रेरक 350A तक की संतृप्ति धारा, 98% तक की शक्ति रूपांतरण दक्षता और 165°C तक के संचालन तापमान की पेशकश करते हैं। ये उत्पाद AEC-Q200 प्रमाणित हैं और कठोर और जटिल संचालन वातावरण में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं।

प्रेरक के पेशेवर डिज़ाइन क्षमताओं और मजबूत निर्माण और उत्पाद परीक्षण क्षमताओं पर निर्भर करते हुए, कोडाका सर्वर बिजली आपूर्ति, UPS बिजली आपूर्ति आदि के लिए कम-हानि, उच्च-दक्षता और उच्च-विश्वसनीयता वाले प्रेरकों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है, जो डेटा केंद्र बिजली आपूर्ति की समग्र दक्षता में सुधार करने में सहायता करता है।

डेटा केंद्र बिजली प्रणालियों के लिए अनुशंसित इंडक्टर मॉडल निम्नलिखित हैं:

कोडाका के उच्च-धारा बिजली इंडक्टर जैसे कि सीपीईएक्स /सीपीईए /सीएसबीए /सीएसबीएक्स /सीएससीएफ /सीएससीएम /सीएससीई , जिनमें उच्च संतृप्ति धारा, कम डीसी प्रतिरोध, विस्तृत आवृत्ति सीमा और विस्तृत संचालन तापमान सीमा की विशेषता है, डेटा केंद्र बिजली प्रणालियों की उच्च संचालन धारा, उच्च आवृत्ति कम नुकसान और उच्च शक्ति घनत्व की मांग को पूरा करते हैं।

मोल्डेड पावर इन्डक्टर्स जैसे कि सीएसएबी /सीएसएजी /सीएसएचबी /सीएसईबी , जिनमें ढाला हुआ पूर्ण-शील्डिंग संरचना, मजबूत एंटी-ईएमआई प्रदर्शन, कम डीसी प्रतिरोध, उच्च धारा और कम कोर नुकसान है, छोटे इंडक्टर आकार, उच्च धारा और एंटी-ईएमआई प्रदर्शन के लिए डेटा केंद्र बिजली प्रणालियों की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

सतह पर्वतन बिजली इंडक्टर जैसे कि एसपीआरएच /सीएसयूएस /सीआरएचएसएम /एसपीक्यू /एसपीडी /एसपीबीएल , जिनमें चुंबकीय शील्डिंग संरचना, मजबूत एंटी-ईएमआई प्रदर्शन, छोटा आकार और उच्च घनत्व माउंटिंग के लिए उपयुक्त है।

कम प्रेरकत्व वाले बिजली इंडक्टर CSHN श्रृंखला gPU पावर सप्लाई के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। CSHN इंडक्टर, जिसे कोडाका द्वारा विशेष रूप से सर्वर पावर सप्लाई के लिए स्वतंत्र रूप से विकसित किया गया है, में पूर्णतः शील्डेड संरचना, मजबूत EMI प्रतिरोध और उत्कृष्ट DC बायस क्षमता शामिल है। हमारी उच्च-आवृत्ति, उच्च-धारा इंडक्टर श्रृंखला उच्च-धारा पावर अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन की गई है, जो उच्च ऊर्जा भंडारण, अत्यधिक कम DC प्रतिरोध और कॉम्पैक्ट आकार प्रदान करती है, जिससे इसे VRM और मल्टी-फेज़ बक रेगुलेटर के लिए उपयुक्त बनाती है।

इसके अलावा, कोडाका इंडक्टर डेटा सेंटर स्विच, राउटर, भंडारण प्रणाली और निगरानी प्रणाली में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जिसमें उच्च-धारा इंडक्टर, इंटीग्रल इंडक्टर, कॉमन-मोड/सतह माउंट इंडक्टर और अन्य शामिल हैं, जिन्हें ग्राहक की आवश्यकताओं के अनुसार लचीले ढंग से अनुकूलित किया जा सकता है। विवरण के लिए कृपया कोडाका बिक्री से संपर्क करें या कोडाका वेबसाइट पर जाएं।