تتطلب وحدات تزويد الطاقة (PSUs) عالية الكثافة من الجيل التالي، المخصصة لمراكز البيانات وخوادم الذكاء الاصطناعي والإلكترونيات الصناعية، كفاءة تحويل فائقة (>98.5%) وكثافة طاقة عالية (>90 واط/بوصة مكعبة). ومع ارتفاع ترددات التبديل إلى 200 كيلوهرتز – 500 كيلوهرتز في النظام الحالي، تعاني محولات الجرح التقليدية من خسائر عالية ناتجة عن تأثير القرب، وتباين مفرط في محاثة التسرب، واختناقات حرارية.

تقدم مذكرة التطبيق هذه منهجية تصميم شاملة لـ محول رنيني متكامل من نوع LLC بقدرة 2 كيلوواط وكثافة طاقة عالية باستخدام DMEGC DMR59 - قلب من الفريت المنغنيز-الزنك في PQI35/28 (مجموعة PQI35/11.4) الهندسة. من خلال تطبيق استراتيجية لف لوحات الدوائر المطبوعة المستوية (PCB) متعددة الطبقات من مادة FR4 المتداخلة، والتكامل المُحسَّن للحث الرنيني، واختيار الفريت منخفض الخسارة، يحقق المحول كفاءة قصوى لمرحلة تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر تتجاوز 98.8% مع ارتفاع أقصى في درجة الحرارة يقل عن 50 درجة مئوية.

1. اختيار المواد: الخصائص الأساسية لـ DMEGC DMR59

يُعد اختيار مادة الفريت المناسبة أمرًا أساسيًّا لتقليل خسائر القلب (Pv) إلى أدنى حد ممكن عند ترددات التبديل التي تزيد عن 200 كيلوهرتز. DMEGC DMR59 وهي مادة فيريت طاقة من المنغنيز والزنك (Mn-Zn) عالية التردد وذات خسارة منخفضة للغاية، صُممت خصيصًا لمحولات LLC عالية الكثافة ومحولات إزاحة الطور.

مقارنة الأداء الرئيسية

• الحد الأدنى لخسارة القلب (Pv): يتميز DMR59 بمعامل درجة حرارة سالب لفقدان الطاقة يصل إلى 100 درجة مئوية، حيث تصل كثافة الفقدان الدنيا المطلقة إلى حوالي 80 درجة مئوية – 100 درجة مئوية — وهو ما يتوافق مع نطاق التشغيل الحراري النموذجي عند الحمل الكامل لوحدات تزويد الطاقة الخاصة بالخوادم الحديثة.
• الأداء في النطاقات عالية التردد: مقارنةً بالمواد التقليدية مثل DMR44 أو N97، يُظهر DMR59 خسائر حجمية أقل بكثير عند Bm=50 ميللي تيسلا وفي نطاق الترددات f=300 كيلوهرتز−500 كيلوهرتز.
• كثافة تدفق عالية التشبع (Bs): يتجاوز 510 ميللي تيرا (mT) عند 25 درجة مئوية و410 ميللي تيرا (mT) عند 100 درجة مئوية، مما يوفر هوامش تشبع قوية أثناء بدء التشغيل، وخطوات التحميل العابرة، وحالات الاحتفاظ بالطاقة.

2. هندسة المحول الرنيني المدمج ذي المسؤولية المحدودة (LLC) والتصميم الميكانيكي المستوي

إن PQI35/28 توفر المجموعة الأساسية (التي تجمع بين نصفَي النواة PQ35 وPQI المستويين) توازنًا مُحسَّنًا بين مساحة المقطع العرضي المغناطيسي (Ae) والارتفاع الإجمالي، وتتكامل بسلاسة مع المعايير القياسية حدود هيكل 1U (ارتفاع خارجي 40 مم).

الابتكارات الهيكلية الرئيسية

1. ملفات ثنائي الفلزيات (PCB) المستوية متعددة الطبقات المتداخلة: من خلال اعتماد نسبة لفات أولية إلى ثانوية تبلغ 8:2 عبر 6 إلى 8 طبقات من لوحات الدوائر المطبوعة مع تشابك كامل (P-S-P-S)، يتم الحد بشكل كبير من خسائر النحاس في التيار المتردد (I2RAC) الناتجة عن تأثير السطح والتيارات الدوامة.
2. السعة الكهربائية المتحكم فيها بين الطبقات: يتم إدخال فواصل حلقية من مادة FR4 ورقائق عازلة من مادة كابتون (20 ميكرومتر – 50 ميكرومتر) بين طبقات لفائف لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) للحفاظ على تباعد دقيق للفجوات الهوائية، مما يقلل إلى أدنى حد من السعة الطفيلية للوضع المشترك (Ccm) بين اللفائف ويحد من الضوضاء الكهرومغناطيسية (EMI).
3. التكامل مع تقنية التصحيح المتزامن (SR): تتصل الأسطح النحاسية المستوية للمخرج الثانوي مباشرةً بموصلات MOSFET للطاقة في الجانب الثانوي (مثل أجهزة OptiMOS 80 فولت / أجهزة GaN)، مما يقلل إلى أدنى حد من مقاومة التوصيل والحث الطفيلي للأطراف.

3. المواصفات الكهربائية ومواصفات التصميم

فيما يلي ملخص للمعلمات الكهربائية لمحول PQI35/28 بقدرة 2 كيلوواط، المصمم لمرحلة تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر بنظام نصف جسر LLC:

4. التحقق من الأداء والانهيار الحراري

4.1 منحنى كفاءة المرحلة

عند استخدامه في محول LLC من 400 فولت إلى 48 فولت مزود بمفاتيح أولية من نيتريد الغاليوم (CoolGaN™) ومُقوِّّمات متزامنة OptiMOS™ ذات مقاومة RDSon منخفضة:

• أقصى كفاءة: 98.85% عند حمل 50% (1000 واط).
• كفاءة التشغيل عند الحمولة الكاملة: 98.42% عند حمل 100% (2000 واط).

4.2 المخطط الحراري في ظل تدفق هواء قسري بحجم 1U

• درجة الحرارة المحيطة (تامب): 25 درجة مئوية (بيئة تشغيل محاكاة بحد أقصى 45 درجة مئوية).
• نقطة اتصال أساسية (DMEGC DMR59): حوالي 68 درجة مئوية عند حمل مستمر كامل يبلغ 2000 واط.
• النقاط الساخنة في لفات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB): حوالي 73 درجة مئوية عند طرف خرج SR الثانوي.
• الاحتياطي الحراري: >فراغ يبلغ 25 درجة مئوية تحت الحد الأقصى للهامش الحراري البالغ 100 درجة مئوية، مما يمنع ارتفاع درجة حرارة القلب بشكل غير متحكم فيه.

5. توصيات بشأن إدارة الحرارة وتصميم المخطط

لتكرار نتائج الاختبارات المعيارية هذه في تصميمك المخصص للوحة الدوائر المطبوعة (PCB):

1. الثقوب الحرارية المباشرة: ضع مصفوفات كثيفة من الثقوب الحرارية الدقيقة (قطر 0.3 مم، مسافة بين الثقوب 0.8 مم) أسفل المساحة التي يشغلها المحول المستوي لنقل الحرارة مباشرةً إلى المبدد الحراري السفلي المصنوع من الألومنيوم أو الهيكل.
2. توجيه تدفق الهواء: تأكد من توجيه الهواء المُضخَّ من مروحة العلبة عبر جوانب القلب المغناطيسي لجهاز PQI35 وعبر ترانزستورات MOSFET الخاصة بالتصحيح المتزامن الثانوي.
3. مسارات التيار المتماثلة: يجب الحفاظ على تساوي أطوال مسارات التيار في اللفات الثانوية المتوازية لمنع تراكم التيار في مناطق محددة وظهور تباينات حرارية.

6. الخلاصة وحلول المحولات المستوية المخصصة

إن تصميم محول رنيني متكامل من نوع LLC PQI35/28 بقدرة 2 كيلوواط باستخدام نواة الفريت DMEGC DMR59 يوفر هذا المنتج مخططًا على مستوى صناعي لمحولات الطاقة فائقة الكثافة وعالية الكفاءة. وتجعله خسائر قلبه المنخفضة عند درجات الحرارة المرتفعة، إلى جانب الخسائر المنخفضة في النحاس الناتجة عن التيار المتردد في اللفات المستوية المتداخلة، خيارًا فعالًا لمصادر طاقة خوادم الذكاء الاصطناعي الحديثة ومحولات التيار المستمر إلى التيار المستمر عالية الطاقة.

مقالات ذات صلة: حلول المحولات الرنانة من شركة High-Power LLC: من 500 واط إلى 6 كيلوواط.

خدمات تصميم وتصنيع المكونات المغناطيسية حسب الطلب في ترافوبسو

ترافوبسو هي شركة مقرها الصين شركة متخصصة في تصنيع المكونات المغناطيسية حسب الطلب متخصصة في الهندسة المغناطيسية عالية التردد، والمحولات المستوية المصممة حسب الطلب، والمحاثات المدمجة، والمكونات المغناطيسية عالية كثافة الطاقة. وبصفتها شركة مصنعة للمحولات والمحاثات, ، نقدم خدمات التصميم الكهربائي، وتصنيع النماذج الأولية، واختبار الصلاحية، والإنتاج بكميات كبيرة للعملاء الباحثين عن مصنع متخصص في تصنيع المحولات المخصصة في الصين.

• تصنيع النماذج الأولية وفقًا لمعايير OEM/ODM: نسب لفات أولية/ثانوية مخصصة، وتراكيب ثنائيات الطبقات للوحات الدوائر المطبوعة المستوية، ومكثفات الرنين المدمجة.
• توفير المواد: نوى الفريت المعتمدة من DMEGC (DMR59، DMR95، DMR52)، ومواد TDK وFerroxcube.
• الاختبار وضمان الجودة: إجراء الاختبارات الكهربائية الآلية 100%، وفحوصات العزل HIPOT، وتحليل الخصائص الحرارية.

وتشمل القدرات ذات الصلة بالمكونات المغناطيسية تقديم الدعم الهندسي والإنتاجي لـ مكثف تيار مشترك نانوكريستالي أو أ محث مخصص للتيار العالي تُستخدم في تصفية التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وتخزين الطاقة، وتحويل الطاقة ذات التيار العالي.

اتصل بفريق هندسة التطبيقات لدينا لطلب عينات هندسية أو لمناقشة كيفية تكييف تصميم هذا المحول المستوي PQI35/28 بقدرة 2 كيلوواط ليتوافق مع متطلباتكم فيما يتعلق بالجهد والتردد والخصائص الحرارية والتركيب.