EN
GYORS LINKEK
Jelenleg az MI-alkalmazások gyorsított bevezetése jelentős mértékben növelte az energiafogyasztást, ami közvetlenül megnövelte az adatközpontok energiaigényét. Az Internacionális Energiaügynökség 2027-es adatai szerint a globális adatközpontok energiafogyasztása jelenleg több mint 3%-a a világ villamosenergia-felhasználásának, és egyetlen A100 GPU-s kiszolgáló csúcsfogyasztása már meghaladja a 10 kW-ot. Az adatközpontok jelentősen növekvő energiaigénye új kihívásokat támaszt az áramellátás minőségével és mennyiségével szemben. Mivel az induktorok az adatközpontok áramkörei fontos alkotóelemei, ezért kiválasztásuk döntően befolyásolja az átalakítási hatásfokot, valamint az üzemstabilitást és a megbízhatóságot.
1 - Adatközpontok áramellátási kategóriái és fejlődési tendenciák
Az adatközpontok energiaellátása főként szerver tápegységekből, UPS szünetmentes tápegységekből, nagyfeszültségű DC tápegységekből, elosztott tápegységekből/moduláris tápegységekből stb. áll.
1.1 Szerver tápegység
Az AI-szerverekben a GPU-k, CPU-k és az AI-gyorsító chipek rendkívül magas követelményeket támasztanak a tápellátás stabilitásával és hatékonyságával szemben. A szerverek általában hatékony DC-DC átalakítókat használnak stabil feszültségkimenet biztosítására, és az induktort tekercsek elhagyhatatlan kulcsfontosságú komponensek ezen DC-DC átalakítókban.
Ahogy a szerverek teljesítménykerete növekszik, miközben a méretük változatlan marad, a teljesítménysűrűségre vonatkozó követelmények még szigorúbbak lesznek. Az újonnan kifejlesztett szerver tápegységek (PSU) teljesítménysűrűsége már majdnem eléri a 100 W/in³ értéket. A jövőben a szerverek tápellátása magasabb teljesítménysűrűség, magasabb átalakítási hatékonyság és intelligensebb menedzsment irányába fog fejlődni, hogy eleget tegyenek a növekvő számítási igényeknek. A konverterhatékonyság javítása topológiai és alkatrész-technológiai fejlesztésekkel a magas teljesítménysűrűség elérésének kulcsa.
1.2 UPS tápegység
Az UPS szünetmentes tápegységek kulcsfontosságú szerepet játszanak az adatközpontok folyamatos áramellátásának biztosításában. Amikor városi áramkimaradás vagy feszültségingadozás lép fel, az UPS azonnal átvált akkumulátoros üzemmódra (zavartalan áramellátás), így biztosítva, hogy az adatközpont kritikus berendezései (például szerverek, tárolóeszközök, hálózati eszközök stb.) ne legyenek hátrányosan érintettek.
1.3 Nagyfeszültségű egyenáramú tápellátás
A HVDC (nagyfeszültségű egyenáramú) tápegység-rendszerek jelentős energia-megtakarítást kínálnak olyan alkalmazásokban, mint a adatközpontok. Mivel a HVDC kiküszöböli a hagyományos UPS (szünetmentes tápegység) inverter fokozatát, az átalakítási hatásfok több mint 95% lehet, ami hatékonyan csökkenti az adatközpontok energiafogyasztását. A vonatkozó adatok szerint a HVDC tápegységek hatásfoka több mint 5%-kal magasabb, mint a hagyományos UPS-megoldásoké. Továbbá, mivel a HVDC rendelkezik inverter nélkül, meghibásodás közötti átlagos idő (MTBF) több mint 30%-kal magasabb, mint a UPS-eké. Ahogy az adatközpontok továbbra is magasabb energiahatékonyságot, kibocsátáscsökkentést és megbízhatóságot igényelnek, a HVDC tápegységek iránti piaci kereslet tovább fog nőni.
1.4 Moduláris/Elosztott DC tápellátás
A nagy megbízhatóságú, rugalmasan skálázható, energiatakarékos és hatékony üzemeltetésű adatközpontok kihívásainak kezelése érdekében az adatközpont-kiszolgálók moduláris felépítésű elosztott tápegységrendszereket alkalmaznak. A moduláris tápegységek nemcsak dinamikusan alkalmazkodnak a számítási teljesítmény igényeihez, hanem redundáns architektúrával hibaelhárítást is biztosítanak, növelve ezzel a rendszer megbízhatóságát. Emellett a tényleges terhelés alapján dinamikusan szabályozható az online modulok száma, így javul az üzemeltetési hatékonyság.
Adatközpont alkalmazási vázlatterv
2- Induktor követelmények az adatközpontok tápellátási rendszereiben
Az adatközpontok tápegységeiben az induktivitások alapvető összetevők, amelyek jelentős szerepet töltenek be. Az elektromágneses indukció elvét felhasználva megakadályozzák az áramlökéseket, stabilizálják az áramerősséget, és kulcsfontosságú szerepet játszanak a teljesítményátalakítási folyamatokban, befolyásolva a tápellátó rendszer energiahatékonyságát és stabilitását. A különböző tápkörök eltérő igényeket támasztanak az induktivitásokkal szemben.
Az AC villamosenergia-rendszerekben az induktortekercsek elsősorban teljesítménytényező-javító (PFC) áramkörökben és EMI-szűrésben használatosak. A PFC-induktorknak el kell viselniük a tranziens áramokat magas frekvencián (tízes kHz-től MHz-ig), hogy megakadályozzák a mag telítődését. Az induktortekercsek fémkompozit maganyagot használnak, amelyek olyan elektromos tulajdonságokkal rendelkeznek, mint magas telítődési áram, alacsony magveszteség és magas hőmérséklet-stabilitás. Az EMI-szűrésre alkalmazott induktortekercseknek hatékonyan kell csillapítaniuk a nagyfrekvenciás zajt; a közös módusú induktortekercseknek MHz-es tartományú zajt kell elnyomniajuk, miközben alacsony szivárgó mágneses mező tervezését is alkalmazniuk kell, hogy csökkentsék a zavaró hatást az érzékeny áramkörökre.
A DC-áramellátó rendszer két forgatókönyvet foglal magá: az egyik a HVDC (nagyfeszültségű egyenáramú) rendszer, amely jelenlegi hazai körülmények között tipikusan 240 V-os feszültséget használ. A másik elosztott DC-energiaellátás (például 48 V közvetlen ellátás). A nagyfeszültségű egyenáramhoz olyan tekercsek szükségesek, amelyek rendelkeznek nagyfrekvenciás tulajdonságokkal, kapcsolási frekvenciájuk elérheti a MHz-es tartományt, és alacsony veszteségű mágneses magokat használnak hatékony DC-DC átalakítás támogatására. A tekercseket úgy kell tervezni, hogy nagyfeszültségű szigetelést biztosítsanak, elkerülve ezzel a nagyfeszültségű átütés kockázatát. A tekercseknek képesnek kell lenniük nagy áramok vezetésére, és folyamatos nagyáramú üzem mellett is alacsony hőmérséklet-emelkedést kell mutatniuk. Ugyanakkor a tekercseknek eleget kell tenniük az alacsony parazitás kapacitás iránti igénynek, csökkentve ezzel a nagyfrekvenciás rezonancia problémákat. Az elosztott DC-energiaellátás esetében a tekercseknek kis méretűeknek, nagy teljesítménysűrűségűeknek és alacsony DCR-rel (DC ellenállás) kell rendelkezniük a teljes veszteség csökkentése érdekében.
A szünetmentes áramforrások (UPS) rendszerekben az induktivitások elsősorban az inverter kimeneti szűrésére és az akkumulátor töltési/kisütési kezelőkörére szolgálnak. Az inverter kimeneti szűréséhez olyan kompakt, nagy teljesítménysűrűségű tekercseket igényel, amelyek korlátozott helyen is képesek 100 A feletti áramok kezelésére, miközben alacsony harmonikus torzítást biztosítanak. A szűrés hatékonysága optimalizálható ferritmagok alkalmazásával és többrétegű tekercselési kialakítással. Az UPS tápegységekben használt tekercseknek pulzáló áramokat is el kell viselniük, valamint ellenállóknak kell lenniük a telítődési jelenséggel szemben az akkumulátor tranziens töltési/kisütési folyamatai során; ezért az UPS rendszerekhez nagy telítődési árammal rendelkező, kompakt tekercsekre van szükség.
A moduláris és elosztott energiaellátó rendszerek olyan tekercsek használatát igénylik, amelyek megfelelnek a szabványosított és forrócsere (hot-swap) tervezési követelményeknek, szigorúan konzisztens paraméterekkel rendelkeznek, képesek alkalmazkodni a zárt térben történő hőelvezetéshez, és működési hőmérséklet-tartományuk -40 °C és +125 °C között van. A hagyományos nagyáramú és integrált tekercseken túlmenően a TLVR technológia alkalmazása javíthatja a tekercsek tranziens válaszreakcióját.
Adatközpontok teljesítményarchitektúrája és műszaki jellemzői (online adatok alapján)
3- Az adatközpontokban használt tekercsek iránti keresleti tendenciák
Mivel az adatközpontok berendezéseinek számítási teljesítménye, teljesítménysűrűsége, frekvenciája és integráltsága egyre növekszik, a tekercsek a következő fejlődési irányzatokat mutatják:
① Nagy teljesítménysűrűség. Az AI-adatközpontok számítástechnikai hardverének növekvő teljesítménye megnövekedett igényt támaszt az induktivitásokkal szemben. Az induktivitásoknak képeseknek kell lenniük nagyobb teljesítmény kezelésére a szerver tápegységek korlátozott helyén belül, valamint javított hőállóságot is kell nyújtaniuk.
② Magas frekvencia és alacsony veszteség. Az adatközpontok tápegységei egyre inkább széles sávű félvezető eszközöket használnak, mint például a GaN és a SiC. Az induktivitásoknak támogatniuk kell ezeket a magas frekvenciás eszközöket, miközben csökkenteniük kell a magveszteséget és javítaniuk kell a rendszer átalakítási hatásfokát.
③ Miniatürizálás és integráció. Az AI-adatközpontokban a szerverek és az AI-gyorsító kártyák egyre több számítási egységet integrálnak a korlátozott helyen belül, ami a komponensek, így az induktivitások miniatürizálását teszi szükségessé. Ez mind a méret csökkentését, mind a nagyobb teljesítménysűrűséget megköveteli.
④ Magas megbízhatóság. Az adatközpontok áramellátási rendszerei folyamatosan működnek, és az áramkimaradások vagy leállások nem elfogadhatók. A redundáns tervezési megoldásokon és tartalék áramforrásokon túl a komponensek megbízhatósága és hőmérséklet-stabilitása rendkívül magas, így a kiválasztott tekercseknek is rendelkezniük kell magas megbízhatósággal.
4-Codaca A tekercsek hozzájárulnak az adatközpontok tápegységeinek hatékonyságának javításához
Mint iparágban vezető mágneses alkatrész-technológiai szállító, a Codaca specialitása az induktorkomponensek egyedi megoldásainak fejlesztése. A Codaca által önállóan kifejlesztett tekercsek széles körben alkalmazottak az AI-szerverekben, adatközpontok tápegységeiben és hírközlési berendezésekben.
A nagy teljesítményű adatközponti tápegységek elektronikus alkatrészeinek igényeinek kielégítése érdekében a Codaca önállóan fejlesztett ki számos termékcsaládot, beleértve magas telítődési pontú, nagy áramú induktorokat, alacsony veszteségű, könnyűsúlyú, integrált formázott induktorokat, magas sűrűségű felületre szerelhető (SMD) tápinduktorokat, alacsony induktivitású tápinduktorokat, valamint nagyfrekvenciás, nagy áramú induktorokat. A Codaca induktorok akár 350 A-es telítődési áramot, akár 98%-os teljesítményátalakítási hatásfokot és akár 165 °C-ig terjedő működési hőmérsékletet biztosítanak. Ezek a termékek AEC-Q200 minősítéssel rendelkeznek, így alkalmasak kemény és összetett működési környezetekben történő használatra.
A szakmai induktertervezési képességekre, valamint erős gyártási és terméktesztelési lehetőségekre támaszkodva a Codaca széles választékot kínál alacsony veszteségű, hatékony és megbízható induktorokból szerver tápegységekhez, UPS tápegységekhez stb., segítve ezzel az adatközpontok tápellátásának teljes hatásfokának javítását.
Az adatközpontok tápegységeihez ajánlott induktor modellek a következők:
Codaca nagyáramú teljesítményinduktorai mint például CPEX /CPEA /CSBA /CSBX /CSCF /CSCM /CSCE , amelyek magas telítődési áramról, alacsony DC-ellenállásról, széles alkalmazható frekvenciatartományról és széles működési hőmérséklet-tartományról szólnak, kielégítik az adatközpontok tápegységeinek igényeit a magas üzemi áramra, magas frekvencián történő alacsony veszteségre és magas teljesítménysűrűségre.
Formára vett teljesítmény-induktorok mint például CSAB /CSAG /CSHB /CSEB , amelyek formázott teljes árnyékolási szerkezettel rendelkeznek, erős EMI-ellenállással, alacsony DC-ellenállással, nagy áramteherbírással és alacsony magveszteséggel, kielégítik az adatközpontok tápegységeinek követelményeit a kis méretű induktoroknál, nagy áramerősségnél és az EMI-ellenállásnál.
Felületre szerelhető teljesítményinduktorok mint például SPRH /CSUS /CRHSM /SPQ /SPD /SPBL , amelyek mágneses árnyékolási szerkezettel rendelkeznek, erős EMI-ellenállással, kisméretűek, és alkalmasak sűrűn elhelyezett felületi szerelésre.
Alacsony induktivitású teljesítményinduktorok CSHN sorozat a GPU-k tápellátására tervezték. A Codaca által kifejezetten szerver tápegységekhez önállóan kifejlesztett CSHN tekercs teljesen leárnyékolt felépítésű, erős EMI-ellenállással és kiváló DC előfeszítési képességgel rendelkezik. Nagyfrekvenciás, nagyáramú tekercs sorozatunk nagy áramerősségű tápellátási alkalmazásokhoz készült, nagy energiatároló képességgel, extrém alacsony DC ellenállással és kompakt mérettel, így ideális VRM-ekhez és többfázisú buck átalakítókhoz.
Ezen felül a Codaca tekercsek széles körben használatosak adatközpontok kapcsolóiban, routereiben, tárolórendszereiben és figyelőrendszereiben, beleértve nagy áramterhelhetőségű tekercseket, integrált tekercseket, közös módusú/felületre szerelhető tekercseket és egyebeket, melyek mindegyike rugalmasan testreszabható az ügyfelek igényei szerint. További információkért forduljon a Codaca értékesítési csoportjához, vagy látogassa meg a Codaca honlapját.