गणना युग में डेटा केंद्र बैकअप शक्ति का सुरक्षा आधार: CODACA इंडक्टर्स जो बैकअप ऊर्जा भंडारण BMS को सक्षम बनाते हैं

बड़े एआई मॉडलों और कंप्यूटिंग क्लस्टरों के तेज़ी से विस्तार के साथ, एआई डेटा केंद्र लिथियम-आयन बैटरी बैकअप और ऊर्जा भंडारण प्रणालियों पर कठोर प्रदर्शन और विश्वसनीयता आवश्यकताएँ लागू कर रहे हैं। लिथियम बैकअप पावर यूनिट के केंद्रीय नियंत्रण हब के रूप में, बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम (BMS) कोशिका स्थिति निगरानी, चार्ज/डिस्चार्ज सुरक्षा, कोशिका संतुलन, दोष अलर्टिंग और सुरक्षा प्रबंधन सहित मुख्य कार्यों को निष्पादित करता है। इस प्रकार, इसके आंतरिक घटकों की विश्वसनीयता सीधे कंप्यूटिंग अवसंरचना की बिजली निरंतरता और संचालन सुरक्षा को निर्धारित करती है। अपने स्वदेशी चुंबकीय कोर सामग्री सूत्रीकरणों और इंडक्टर उद्योग में 25 वर्षों के तकनीकी विशेषज्ञता का लाभ उठाते हुए, Codaca ने एआई डेटा सेंटर बैकअप बीएमएस अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट पावर इंडक्टर्स की एक श्रृंखला पेश की है। ये घटक प्रमुख इंजीनियरिंग चुनौतियों—जैसे द्विदिशात्मक उच्च-धारा झटके, उच्च-आवृत्ति रिपल हस्तक्षेप, वर्ष भर निरंतर संचालन और डेटा सेंटर वातावरण में गंभीर परिवेशी तापमान उतार-चढ़ाव—को सीधे संबोधित करते हैं, जिससे एआई डेटा सेंटर ऊर्जा भंडारण और बैकअप शक्ति वास्तुकला के लिए उच्च-विश्वसनीय चुंबकीय समाधान प्रदान किए जाते हैं।

1. एआई डेटा सेंटरों में बैकअप बीएमएस के सामने आने वाली नई अनुप्रयोग चुनौतियाँ

एआई सर्वर जीपीयू के कंप्यूटिंग लोड में मिलीसेकंड-स्तरीय, तीव्र उतार-चढ़ाव होते हैं, जिनमें क्षणिक शक्ति चोटियाँ स्थायी अवस्था के लोड से कई गुना अधिक हो सकती हैं। केवल पारंपरिक केंद्रीकृत यूपीएस वास्तुकला पर निर्भर रहना इन गतिशील लोड विशेषताओं के अनुकूल बनाने के लिए आर्थिक और संचालनात्मक रूप से चुनौतीपूर्ण है। इस प्रकार, लिथियम-बैटरी बैकअप बैटरी यूनिट (बीबीयू) समाधान नए निर्मित एआई डेटा केंद्रों (एआईडीसी) के लिए एक प्राथमिक तकनीकी वास्तुकला के रूप में उभरे हैं। लिथियम-आयन बैकअप शक्ति इकाई के सुरक्षा केंद्र के रूप में, बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) अपने आंतरिक डीसी-डीसी शक्ति परिवर्तन मॉड्यूल, सक्रिय सेल संतुलन परिपथों और संकेत फ़िल्टरिंग नेटवर्क में व्यापक रूप से शक्ति और संकेत प्रेरकों को शामिल करती है। प्रेरकों के प्रदर्शन में दोष या घटक विफलताएँ सीधे बीएमएस शक्ति आपूर्ति असामान्यताओं, सेल संतुलन दोषों और एसओसी अनुमान त्रुटियों को उत्पन्न कर सकती हैं। चरम संचालन स्थितियों में, ये समस्याएँ आपातकालीन बैटरी सुरक्षा बंद करने को ट्रिगर कर सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप सर्वर बंद हो जाना और कंप्यूटिंग सेवा में व्यवधान आ जाता है।

सामान्य औद्योगिक ऊर्जा भंडारण बीएमएस के मुकाबले, एआई डेटा केंद्रों के लिए बैकअप बीएमएस में कई अद्वितीय डिज़ाइन समस्याएँ होती हैं:

(1) द्विदिशिक क्षणिक उच्च-धारा आघात: बैकअप बिजली प्रणालियों को छोटी अवधि में उच्च-शक्ति आउटपुट प्रदान करने और शिखर काटने में सहायता करने की आवश्यकता होती है। कठोर डीआई/डीटी लोड क्षणिक स्थितियों के तहत, इंडक्टर्स को बड़े पल्सेटिंग धारा आयामों और उच्च शिखर आघातों को सहन करना पड़ता है। यदि चुंबकीय कोर संतृप्ति हो जाती है, तो यह बीएमएस बिजली आपूर्ति विफलता और गलत सुरक्षा ट्रिप घटनाओं को ट्रिगर कर सकती है।

(2) वर्ष भर निरंतर संचालन: डेटा केंद्रों के 8 से 10 वर्ष के जीवन चक्र के साथ, पावर इंडक्टर्स अपने पूरे संचालन काल के दौरान निरंतर लोड स्थितियों का सामना करते हैं। इससे डीसीआर तांबे के नुकसान, चुंबकीय कोर के नुकसान और दीर्घकालिक तापीय उभार स्थिरता पर कठोर आवश्यकताएँ उत्पन्न होती हैं, जिसमें आयु संबंधित प्रदर्शन विचलन या तापीय विफलता से पूर्ण रूप से मुक्त होना आवश्यक है।

(3) उच्च-घनत्व वाले सर्वर रैक्स में कठोर ईएमआई वातावरण: उच्च-घनत्व वाले सर्वर कैबिनेट में कई सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) और गैलियम नाइट्राइड (GaN) आधारित स्विचिंग मोड पावर सप्लाईज़ होती हैं, जो तीव्र उच्च-आवृत्ति स्विचिंग शोर उत्पन्न करती हैं। बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम (BMS) में, एनालॉग फ्रंट-एंड (AFE) सैंपलिंग और वोल्टेज/करंट सेंसिंग सर्किट्स अत्यधिक संवेदनशील सिग्नल्स को संभालते हैं। अपर्याप्त या अनशील्ड इंडक्टर्स से रिसने वाला चुंबकीय फ्लक्स इन सैंपलिंग पथों पर हस्तक्षेप कर सकता है, जिससे चार्ज की स्थिति (SOC) और स्वास्थ्य की स्थिति (SOH) में गणना विचलन उत्पन्न हो सकता है, जो अंततः बैटरी की सुरक्षा को समाप्त कर देता है।

(4) व्यापक-तापमान ऑन-बोर्ड संचालन परिस्थितियाँ: BMS के प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCBs) पर स्थानीय तापीय गर्म बिंदु अक्सर विकसित होते हैं, जिसके कारण ऑन-बोर्ड घटकों को -40°C से +125°C के व्यापक तापमान सीमा में स्थिर विद्युत पैरामीटर्स बनाए रखने की आवश्यकता होती है। महत्वपूर्ण रूप से, पावर इंडक्टर्स को उच्च संचालन तापमान के तहत न्यूनतम सैचुरेशन करंट डिरेटिंग प्रदर्शित करनी चाहिए, ताकि सर्किट के विश्वसनीय प्रदर्शन की गारंटी दी जा सके।

(5) उच्च-शक्ति-घनत्व वाले हार्डवेयर लेआउट: सर्वर रैक के स्थान की कमी के कारण बीएमएस नियंत्रक बोर्ड के एकीकरण घनत्व में लगातार वृद्धि हो रही है। इस प्रकार, शक्ति प्रेरकों को उच्च धारा वहन क्षमता के साथ-साथ संकुचित सतह-माउंट पैकेजिंग को भी समाहित करना आवश्यक है, जबकि ओपीसीबी-स्तरीय यांत्रिक तनाव और कंपन प्रतिरोध के कठोर मानकों को भी संतुष्ट करना आवश्यक है।

2. एआई डेटा केंद्रों के लिए बैकअप बीएमएस प्रणालियों में प्रेरकों की मुख्य भूमिका

एआई डेटा केंद्रों के लिए लिथियम-बैटरी बैकअप बीएमएस वास्तुकला में, शक्ति प्रेरकों का उपयोग मुख्य रूप से शक्ति परिवर्तन चरणों, सेल संतुलन परिपथों और संकेत फ़िल्टरिंग उप-परिपथों में किया जाता है। प्रत्येक चरण की संचालन स्थिरता सीधे बैकअप शक्ति प्रणाली की समग्र विश्वसनीयता और सुरक्षा को प्रभावित करती है।

(1) मुख्य-नियंत्रण डीसी-डीसी शक्ति परिपथ

बीएमएस मेनबोर्ड एमसीयू, एनालॉग फ्रंट-एंड (एएफई) आईसी, सैंपलिंग ऑपरेशनल एम्पलीफायर्स और कम्युनिकेशन इंटरफ़ेस ट्रांसीवर्स मुख्य बैटरी बस वोल्टेज से बक/बूस्ट डीसी-डीसी कनवर्टर्स के माध्यम से उत्पन्न कई स्थिर निम्न-वोल्टेज पावर रेल्स पर निर्भर करते हैं। ऊर्जा भंडारण और फ़िल्टरिंग के मुख्य घटकों के रूप में कार्य करते हुए, पावर इंडक्टर्स बीएमएस नियंत्रण इकाइयों को स्वच्छ, स्थिर पावर रेल्स प्रदान करते हैं। यदि कोई इंडक्टर सैचुरेट हो जाता है या असामान्य पावर हानि प्रदर्शित करता है, तो यह प्राथमिक बीएमएस पावर आपूर्ति को अस्थिर कर सकता है, जिससे सीधे महत्वपूर्ण बैटरी निगरानी और सुरक्षा कार्यों की हानि हो सकती है।

(२) सक्रिय संतुलन परिपथ

कृत्रिम बुद्धिमत्ता आधारित बैकअप बैटरी मॉड्यूलों में सेलों की संख्या अधिक होने के कारण, लंबे समय तक चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों के दौरान सेल संगतता धीरे-धीरे कमज़ोर हो जाती है। प्रेरक-आधारित सक्रिय संतुलन संरचनाएँ ऊर्जा स्थानांतरण को सुविधाजनक बनाने के लिए व्यक्तिगत बैटरी सेलों के बीच ऊर्जा संग्रह प्रेरकों पर निर्भर करती हैं। इन प्रेरकों के पैरामीटर स्थायित्व का प्रत्यक्ष रूप से संतुलन दक्षता और सटीकता पर प्रभाव पड़ता है, जिससे पूरे बैटरी पैक में पूर्ण क्षमता का उपयोग सुनिश्चित होता है, सेलों के अतिचार्ज और अतिडिस्चार्ज के जोखिम को कम किया जाता है, और समग्र ऊर्जा संग्रह बैटरी के सेवा जीवन को बढ़ाया जाता है। सामान्य सक्रिय सेल संतुलन संरचनाओं में प्रत्यक्ष ट्रांसफॉर्मर-आधारित योजनाएँ (द्वि-दिशात्मक फ्लाईबैक कनवर्टर), ट्रांसफॉर्मर वाली स्विच मैट्रिक्स संरचनाएँ, और गैर-विभाजित द्वि-दिशात्मक बक-बूस्ट प्रेरक-आधारित संतुलन परिपथ शामिल हैं। इनमें से पहली दो संरचनाएँ व्यक्तिगत सेलों के बीच ऊर्जा स्थानांतरण के लिए ट्रांसफॉर्मरों पर निर्भर करती हैं, जबकि द्वि-दिशात्मक बक-बूस्ट संतुलन मानक बक-बूस्ट परिपथ सिद्धांतों पर कार्य करता है, जो एक सरल और सीधी हार्डवेयर कार्यान्वयन प्रदान करता है। बक-बूस्ट सक्रिय संतुलन का संचालन सिद्धांत बैटरी पैक के विभिन्न स्थानों के बीच ऊर्जा को स्थानांतरित करने के बजाय सीधे आसन्न बैटरी सेलों के बीच आवेश को स्थानांतरित करने पर आधारित है। यह डिज़ाइन संतुलन परिपथ की जटिलता को काफी सरल बनाती है, जबकि समग्र बैटरी स्ट्रिंग में आवेश के पुनर्वितरण के लिए कई संतुलकों के एक साथ संचालन का पूर्ण लाभ उठाती है।

चित्र १। द्वि-दिशात्मक बक-बूस्ट सक्रिय संतुलन संरचना

जैसा कि चित्र १ में दिखाया गया है, प्रत्येक सेल युग्म पर एक द्वि-दिशात्मक बक-बूस्ट संतुलनकर्ता स्थापित किया जाता है। बक और बूस्ट संतुलन मोड के माध्यम से, यह दो आसन्न सेलों के बीच द्वि-दिशात्मक आवेश स्थानांतरण प्रदान करता है, जिससे अंततः सभी सेलों की क्षमता में एकरूपता प्राप्त होती है। बक संतुलन मोड में, सक्रिय संतुलनकर्ता ऊपरी सेल से निचली सेल की ओर ऊर्जा स्थानांतरित करता है; बूस्ट संतुलन मोड में, यह निचली सेल से ऊपरी सेल की ओर ऊर्जा स्थानांतरित करता है।

(३) ईएमआई/ईएमसी फ़िल्टरिंग परिपथ

मुख्य बैटरी चार्ज/डिस्चार्ज बस में उच्च-आवृत्ति स्विचिंग रिपल और क्षणिक शोर शिखर होते हैं। अंतर-विधा प्रेरकों को संधारित्रों के साथ मिलाकर एलसी फ़िल्टरिंग नेटवर्क बनाया जाता है, जो द्वि-दिशात्मक शक्ति स्विचिंग द्वारा प्रेरित धारा शिखरों को दबाता है, बीएमएस नमूनाकरण परिपथों में शोर युग्मन को कम करता है, वोल्टेज और धारा संवेदन की शुद्धता की रक्षा करता है, और आवस्था-के-चार्ज (एसओसी) अनुमान त्रुटियों के संचयी प्रभाव को न्यूनतम करता है। सामान्य-विधा प्रेरकों का उपयोग शक्ति लाइनों के अनुदिश सामान्य-विधा शोर को दबाने के लिए किया जाता है, जो बाहरी विद्युत-चुंबकीय शोर के बीएमएस में युग्मित होने को रोकता है और एक साथ ही आंतरिक बीएमएस स्विचिंग शोर के आसपास के उपकरणों में विकिरित होने को भी रोकता है।

३. कोडाका एआई डेटा केंद्रों में बैकअप बीएमएस प्रणालियों के लिए उच्च-विश्वसनीयता वाले प्रेरक प्रदान करता है

कोडाका ने एआई डेटा केंद्र की बैकअप बैटरी प्रबंधन प्रणाली (BMS) की विशिष्ट संचालन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अपने इंडक्टर्स को चुंबकीय कोर सामग्री के सूत्रीकरण, वाइंडिंग वास्तुकला और विश्वसनीयता डिज़ाइन सहित कई आयामों में अनुकूलित किया है। कोडाका एआई बैकअप BMS सर्किट्स के भीतर विभिन्न शक्ति स्तरों के लिए अभियांत्रिकृत है और क्षेत्र-प्रमाणित उत्पादों का एक व्यापक मैट्रिक्स प्रदान करता है:

(1) उच्च धारा शक्ति प्रेरक

कोडाका के स्वदेशी उच्च-धारा शक्ति प्रेरकों में कम-हानि वाले चुंबकीय कोर सामग्री और चपटे-तार के कुंडलन डिज़ाइन शामिल हैं, जो अत्यंत कम कोर हानि और उत्कृष्ट मृदु-संतृप्ति प्रदर्शन प्रदान करते हैं। जब इन्हें तात्कालिक उच्च-धारा आघात के अधीन किया जाता है, तो प्रेरकत्व में एक चिकनी, क्रमिक कमी आती है, न कि अचानक गिरावट, जिससे अचानक भार धारा के शिखरों के दौरान पूर्ण कोर संतृप्ति विफलता को प्रभावी ढंग से रोका जाता है। इन शक्ति प्रेरकों की अधिकतम संतृप्ति धारा (Isat) ४२२ ए के बराबर हो सकती है और इनकी संचालन तापमान सीमा १७०°से तक विस्तारित है, जिससे ये उच्च निरंतर धारा भार और उच्च तापीय तनाव के साथ कठोर पर्यावरणीय स्थितियों को सहन करने के लिए निर्मित किए गए हैं। ये लंबे समय तक उच्च-धारा संचालन के दौरान सतह तापमान में कम वृद्धि को बनाए रखते हैं, जिससे ये बीएमएस परिपथ टॉपोलॉजी की विस्तृत श्रृंखला के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त हो जाते हैं।

सुझाव दिए गए उत्पाद: सीएसबीएक्स /सीएसबीए /सीपीआरएक्स /सीपीआरए /सीपीईएक्स /सीपीईए

(2) मोल्डेड पावर इन्डक्टर्स

कोडाका के स्वदेशी ढलवाँ शक्ति प्रेरकों में कम-हानि वाले चुंबकीय कोर सामग्रियों और एक उन्नत गर्म-दबाव ढलाई प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है, जिससे घटक का आकार और शक्ति हानि दोनों को काफी कम किया जा सकता है, साथ ही समग्र संचालन विश्वसनीयता में वृद्धि की जा सकती है। इनकी पूर्ण चुंबकीय कवच डिज़ाइन के कारण इनमें अत्यंत कम चुंबकीय प्रवाह रिसाव होता है, जो संवेदनशील एनालॉग फ्रंट-एंड (AFE) वोल्टेज और धारा संवेदन संकेतों को प्रभावित करने वाले अवांछित चुंबकीय क्षेत्र युग्मन को रोकता है। इससे एसओसी और एसओएच माप की उच्च सटीकता सुनिश्चित होती है, छिपी हुई ईएमआई-प्रेरित प्रणाली दोषों को कम किया जाता है, और पूर्ण इकाई की विद्युत चुंबकीय संगतता (EMC) में सुधार होता है। इन शक्ति प्रेरकों की अधिकतम संचालन तापमान रेटिंग १५५°से तक और शिखर शक्ति परिवर्तन दक्षता ९८% तक है, जिससे बीएमएस प्रणाली की समग्र विश्वसनीयता में प्रभावी वृद्धि होती है और डीसी-डीसी शक्ति परिवर्तन दक्षता को अधिकतम किया जाता है।

सुझाव दिए गए उत्पाद: सीएसईजी-एच /सीएसईबी-एच /सीएसएचबी /सीएसएजी

(3) सामान्य मोड अड़चन

उभयनिष्ठ-मोड चोक का चयन करके, जिन्हें लक्ष्य आवृत्ति बैंडों में उच्च-प्रतिबाधा विशेषताओं के साथ डिज़ाइन किया गया है, इंजीनियर उभयनिष्ठ-मोड शोर को कुशलतापूर्वक दबा सकते हैं और बैटरी प्रबंधन प्रणाली (BMS) की संचालन स्थिरता पर électromagnetic interference (EMI) के प्रभाव को कम कर सकते हैं। कोडाका विविध ग्राहक अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अनुकूलित उभयनिष्ठ-मोड चोक समाधानों की व्यापक श्रृंखला प्रदान करता है।

सुझाव दिए गए उत्पाद: टीसीएबी /सीएसटीपी /सीआरएचसीएम /सीएसयूसी

जनरेटिव एआई में वृद्धि के कारण, डेटा सेंटर बैकअप ऊर्जा संग्रह प्रणालियाँ तेज़ी से अपग्रेड और पुनरावृत्ति कर रही हैं। बैकअप शक्ति की सुरक्षा सुनिश्चित करने की मुख्य बुद्धिमत्ता के रूप में, बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम (BMS) चुंबकीय घटकों पर शक्ति घनत्व, दीर्घकालिक विश्वसनीयता और EMI प्रदर्शन के संबंध में बढ़ती माँग लगा रहा है। शक्ति इंडक्टर्स में पच्चीस वर्षों के गहन विशिष्टीकरण के साथ, कोडाका ने सामग्री नवाचार और उन्नत विनिर्माण प्रक्रिया पुनरावृत्तियों का उपयोग करके AI डेटा सेंटर बैकअप ऊर्जा संग्रह परिदृश्यों के लिए व्यापक, BMS-अनुकूलित इंडक्टर समाधान प्रदान किए हैं। उच्च-विश्वसनीयता वाले शक्ति चुंबकीय घटकों के माध्यम से, कोडाका वैश्विक कंप्यूटिंग अवसंरचना के स्थिर और निरंतर संचालन की सुरक्षा सुनिश्चित करता है।