Veri merkezleri, yapay zeka sunucuları ve endüstriyel elektronik cihazlar için tasarlanan yeni nesil yüksek yoğunluklu güç kaynakları (PSU’lar), ultra yüksek dönüşüm verimliliği (>98,5%) ve yüksek güç yoğunluğu (>90 W/inç³) gerektirir. Anahtarlama frekansları 200 kHz – 500 kHz Bu sistemde, geleneksel yarık transformatörleri yüksek yakınlık etkisi kayıpları, aşırı sızıntı endüktansı değişkenliği ve termal darboğazlar gibi sorunlarla karşı karşıyadır.

Bu Uygulama Notu, bir [... ] için kapsamlı bir tasarım metodolojisi sunmaktadır. 2 kW yüksek güç yoğunluklu entegre LLC rezonans transformatörü şunu kullanarak DMEGC DMR59 Mn-Zn ferrit çekirdek bir PQI35/28 (PQI35/11,4 montajı) geometri. Serpiştirilmiş çok katmanlı FR4 düzlemsel PCB sargı stratejisi, optimize edilmiş rezonans endüktansı entegrasyonu ve düşük kayıplı ferrit seçimi sayesinde, transformatör, DC-DC aşamasında 98.8% maksimum sıcaklık artışı 50°C’nin altında olacak şekilde.

1. Malzeme Seçimi: DMEGC DMR59’un Temel Özellikleri

200 kHz’nin üzerindeki anahtarlama frekanslarında çekirdek kayıplarını (Pv) en aza indirmek için doğru ferrit malzemesinin seçilmesi hayati önem taşır. DMEGC DMR59 Yüksek yoğunluklu LLC ve faz kaydırmalı dönüştürücüler için özel olarak tasarlanmış, yüksek frekanslı, ultra düşük kayıplı bir manganez-çinko (Mn-Zn) güç ferritidir.

Önemli Performans Karşılaştırması

• Asgari Çekirdek Kaybı (Pv): DMR59, 100°C’ye kadar negatif güç kaybı sıcaklık katsayısına sahiptir ve mutlak minimum güç kaybı yoğunluğuna yaklaşık 80°C – 100°C aralığında ulaşır; bu da modern sunucu güç kaynaklarının tipik tam yük termal çalışma aralığıyla uyumludur.
• Yüksek Frekans Performansı: DMR44 veya N97 gibi geleneksel malzemelerle karşılaştırıldığında, DMR59, f=300 kHz–500 kHz aralığında Bm=50 mT koşullarında hacimsel kayıpları önemli ölçüde daha düşük tutmaktadır.
• Yüksek Doygunluk Akı Yoğunluğu (Bs): 25 °C’de 510 mT’yi ve 100 °C’de 410 mT’yi aşarak, başlatma, geçici yük adımları ve bekletme durumlarında sağlam doygunluk marjları sunar.

2. Entegre LLC Rezonans Transformatör Geometrisi ve Düzlemsel Mekanik Yapı

Bu PQI35/28 çekirdek seti (PQ35 ile düzlemsel PQI çekirdek yarılarını birleştiren), manyetik kesit alanı (Ae) ile toplam yükseklik arasında optimize edilmiş bir denge sunar ve standart yapıya sorunsuz bir şekilde uyum sağlar 1U kasa sınırları (40 mm dış yükseklik).

Önemli Yapısal Yenilikler

1. Aralıklı Çok Katmanlı Düzlemsel PCB Sargıları: 6 ila 8 PCB katmanı boyunca tam serpiştirme (P-S-P-S) ile 8:2 birincil-ikincil sargı oranı benimsenerek, cilt etkisi ve girdap akımlarının neden olduğu AC bakır kayıpları (I2RAC) önemli ölçüde azaltılır.
2. Kontrollü Katman Arası Kapasitans: Hassas hava boşluğu aralığını korumak, sargılar arası ortak mod parazitik kapasitansı (Ccm) en aza indirmek ve EMI gürültüsünü azaltmak amacıyla, PCB sargı katmanları arasına FR4 halka ara parçaları ve Kapton yalıtım folyoları (20 µm – 50 µm) yerleştirilir.
3. Senkron Doğrultma (SR) ile Entegrasyon: Düzlemsel ikincil çıkış bakır düzlemleri, ikincil taraf güç MOSFET’leriyle (örn. 80 V OptiMOS / GaN cihazları) doğrudan bağlantı kurarak, sonlandırma direncini ve terminal parazitik endüktansını en aza indirir.

3. Elektrik ve Tasarım Özellikleri

Aşağıda, LLC yarım köprü DC-DC aşaması için tasarlanmış 2 kW’lık PQI35/28 transformatörünün elektriksel parametrelerinin özeti yer almaktadır:

4. Performans Doğrulaması ve Termal Bozulma

4.1 Aşama Verimlilik Eğrisi

Galyum Nitrür (CoolGaN™) birincil anahtarları ve Düşük RDSon OptiMOS™ senkron doğrultucuları içeren 400 V – 48 V LLC dönüştürücüsünde kullanıldığında:

• Maksimum Verimlilik: 98.85% 50% yükünde (1000 W).
• Tam Yük Verimliliği: 98.42% 100% yükünde (2000 W).

4.2 1U'luk Zorunlu Hava Akışı Koşullarında Termal Profil

• Ortam Sıcaklığı (Tamb): 25 °C (Simüle edilmiş maksimum çalışma ortamı sıcaklığı 45 °C).
• Core Hotspot (DMEGC DMR59): 2000 W tam sürekli yükte ~68 °C.
• PCB Sargı Noktası: İkincil SR çıkış terminalinde ~73 °C.
• Termal Rezerv: >100°C’lik maksimum termal marjın altında 25°C’lik bir boşluk bırakılarak, çekirdeğin kontrolsüz ısınması önlenir.

5. Isı Yönetimi ve Yerleşim Önerileri

Özel PCB tasarımınızda bu karşılaştırma sonuçlarını elde etmek için:

1. Doğrudan Termal Viyalar: Isıyı doğrudan alttaki alüminyum ısı emiciye veya kasaya aktarmak için düzlemsel transformatörün ayak izinin altına yoğun termal mikro-viyalar dizisi (çap 0,3 mm, aralık 0,8 mm) yerleştirin.
2. Hava Akışı Yönlendirme: Muhafaza fanından gelen basınçlı havanın, PQI35 manyetik çekirdeğinin yanlarından ve ikincil senkron doğrultma MOSFET’lerinden geçecek şekilde yönlendirilmesini sağlayın.
3. Simetrik Akım Yolları: Yerel akım yoğunlaşmasını ve dengesiz ısınmayı önlemek için paralel ikincil sargılarda akım izlerinin uzunluklarının eşit tutulması gerekir.

6. Sonuç ve Özel Düzlemsel Transformatör Çözümleri

Bu PQI35/28 2 kW entegre LLC rezonans transformatörü tasarımı şunu kullanarak DMEGC DMR59 ferrit çekirdek Ultra yoğun, yüksek verimli güç dönüştürücüler için endüstriyel sınıf bir tasarım şeması sunar. Yüksek sıcaklıklarda gösterdiği düşük çekirdek kayıpları, iç içe geçmiş düzlemsel sargıların düşük AC bakır kayıplarıyla birleştiğinde, bu ürünü modern yapay zeka sunucu güç kaynakları ve yüksek güçlü DC-DC dönüştürücüler için etkili bir seçenek haline getirir.

İlgili makaleler: Yüksek Güçlü LLC Rezonans Transformatör Çözümleri: 500 W’tan 6 kW’a kadar.

Özel Manyetik Bileşen Tasarımı ve Üretim Hizmetleri: TrafoPSU

TrafoPSU Çin merkezli bir özel manyetik bileşen üreticisi yüksek frekanslı manyetik mühendisliği, özel tasarım düzlemsel transformatörler, entegre indüktörler ve yüksek güç yoğunluklu manyetik bileşenler alanlarında uzmanlaşmıştır. Bir transformatör ve indüktör üreticisi, Çin’de özel transformatör üreticisi arayan müşterilerimiz için elektriksel tasarım, prototip geliştirme, doğrulama ve seri üretim hizmetleri sunuyoruz.

• OEM/ODM Prototip Üretimi: Özel birincil/ikincil sargı oranları, düzlemsel PCB katman yapıları ve entegre rezonans bobinleri.
• Malzeme Tedariki: Sertifikalı DMEGC ferrit çekirdekleri (DMR59, DMR95, DMR52), TDK ve Ferroxcube malzemeleri.
• Test ve Kalite Güvencesi: 100% otomatik elektriksel testlerini, HIPOT izolasyon kontrollerini ve termal profil analizini gerçekleştirin.

Manyetik bileşenlerle ilgili yetkinlikler arasında, bir nanokristal ortak mod bobini ya da bir özel yüksek akım indüktörü EMI filtreleme, enerji depolama ve yüksek akımlı güç dönüştürme alanlarında kullanılır.

Uygulama mühendisliği ekibimizle iletişime geçin mühendislik numuneleri talep etmek veya bu 2 kW’lık PQI35/28 düzlemsel transformatör tasarımının voltaj, frekans, termal ve topoloji gereksinimlerinize nasıl uyarlanabileceğini görüşmek için.