Einführung
In Telekommunikations- und Rechenzentren steigt der Energiebedarf stetig. Immer mehr Rechenleistung wird auf engstem Raum untergebracht, und die Stromversorgung muss mithalten. Obwohl das Mooresche Gesetz Herstellern geholfen hat, schnellere und energieeffizientere CPUs zu entwickeln, steigt der Energiebedarf bei gleichbleibender oder sogar abnehmender Fläche kontinuierlich an.
Diese Trends führen zu einer steigenden Nachfrage nach höherer Leistungsdichte bei DC/DC-Wandlern und anderen Netzteilkomponenten. Diese höhere Leistungsdichte muss ohne Effizienzeinbußen erreicht werden – nicht zuletzt, weil Ineffizienzen in Netzteilen sowohl den Leistungsbedarf als auch den Kühlaufwand erhöhen.
Um ein Beispiel zu nennen: Der Burst-Betrieb von Prozessoren, wie etwa Intels Ice-Lake-CPU-Familie, erhöht den Strombedarf erheblich. In Rechenzentren treibt der verstärkte Einsatz von KI, maschinellem Lernen, autonomen Fahrzeugen und Cloud Computing die Nachfrage nach höherer Systemeffizienz und Leistungsdichte voran, um die Geräte so kühl und kompakt wie möglich zu halten. Auch im Telekommunikationsbereich wird der Übergang von 4G zu 5G den Strombedarf von Basisstationen und anderer Infrastruktur erhöhen.
Erfüllung der Anforderungen an die Leistungsdichte
Für Systementwickler bieten isolierte digitale DC/DC-Wandler eine Option, die diese hohen Anforderungen an die Leistungsdichte erfüllen kann – ohne Kompromisse bei Effizienz, Funktionen, Platzbedarf, Einfachheit des Designs oder Zuverlässigkeit einzugehen.
Diese Leistungsmodule sind typischerweise im branchenüblichen Viertel-Brick-Format verpackt, das 57,9 x 36,8 x 14 mm (2,28 x 1,45 x 0,55 Zoll) misst. Es wird sowohl in Telekommunikationsanwendungen, die üblicherweise mit einer Versorgungsspannung von 36 bis 72 V betrieben werden, als auch in Rechenzentren mit einer Versorgungsspannung zwischen 40 V und 60 V eingesetzt.
Mit unserem BMR491 Mit dem DC/DC-Wandler haben wir die hohe Leistungsdichte erreicht, die heutige Anwendungen fordern. BMR491 ist der branchenweit leistungsstärkste digitale DC/DC-Wandler mit Isolationsfunktion. Er erreicht einen typischen Wirkungsgrad von bis zu 97,51 µT bei 48 V Eingangsspannung / 501 µT Last und einen Ausgangsstrom von bis zu 205 A bei einer Nennausgangsspannung von 12 V.
Abbildung 1: der BMR491 DC/DC-Wandler
Unser digitaler galvanisch getrennter Wandler der ersten Generation, BMR453, hatte eine maximale Ausgangsleistung von 300 W, die sich mit der neuesten sechsten Generation um mehr als das Achtfache erhöht hat. BMR491. Dieses Gerät liefert kurzzeitig eine Spitzenleistung von 2450 W (bis zu einer Sekunde) sowie eine kontinuierliche Ausgangsleistung von bis zu 1540 W. Es unterstützt außerdem die Parallelschaltung mittels Droop-Lastverteilung, wodurch mehrere Wandler zusammen eingesetzt werden können, um noch höhere Leistungspegel zu erzielen.
HRR – das Beste aus beiden Welten
Die BMR491 beinhaltet die proprietäre Technologie der Flex-Leistungsmodule. Hybrid Regulated Ratio (HRR) Technologie. HRR-Wandler vereinen die Vorteile zweier bestehender Ansätze zur Leistungswandlung: eines Wandlers mit festem Übersetzungsverhältnis und ungeregeltem Ausgang sowie einer Version mit festem Ausgang und vollständiger Regelung. Abhängig von der Eingangsspannung schaltet der HRR-Wandler zwischen diesen beiden Betriebsmodi um (siehe Abbildung 2).
Abbildung 2: Hybridreguliertes Verhältnis
Durch die Kombination der Vorteile der Spannungsregelung mit der DC/DC-Wandlung bei festem Übersetzungsverhältnis ermöglicht die HRR-Technologie eine höhere Leistungsabgabe und Effizienz unter üblichen Betriebsbedingungen. Sie verbessert zudem die Unempfindlichkeit gegenüber Spannungsspitzen und ermöglicht einen breiten Eingangsspannungsbereich.
Technologische Verbesserungen
Wir haben an drei Schlüsselbereichen gearbeitet, um die maximale Leistung des Umrichters zu erhöhen. Erstens wurde im Vergleich zu früheren Konstruktionen und bestehenden Lösungen die mechanische Konstruktion des Umrichters verbessert. BMR491 wurde optimiert, sodass die gesamte Bauhöhe nun für Ferritbauteile genutzt werden kann. Diese Technologie ist eine Weiterentwicklung des Vorgängermodells BMR490, bei dem ein ‘Open-Deck’-Grundplattenkonzept eingeführt wurde.
Wir haben zudem ein fortschrittliches Wärmedesign eingesetzt, das eine höhere Dauerleistung ermöglicht, indem die Wärme von den Hauptwärmeerzeugern zur Grundplatte und den Pins mit sehr geringem Wärmewiderstand abgeführt wird. Ein Beispiel hierfür ist die zusätzliche Grundplatte an der Unterseite des BMR491.
Darüber hinaus BMR491 Es verwendet modernste Transistorgehäuse, wodurch der Durchlasswiderstand R reduziert wird.DS(ON), und damit einhergehend auch die Leistungsverluste, obwohl weniger Transistoren verwendet werden als zuvor.
Unterstützung von Systemdesignern
Neben einer verbesserten Leistungsdichte bieten digitale Wandler wie die BMR491-Familie Systementwicklern weitere Vorteile. Erstens können sie die Markteinführungszeit erheblich verkürzen, da sie integrierte Funktionen sowie Software-Tools wie … nutzen können. Flex Power Designer.
Dies ist ein kostenloses Softwaretool von Flex Power Modules, mit dem Entwickler ihre digitalen Stromversorgungssysteme simulieren, konfigurieren und überwachen können. Die Software bietet mehr als nur die Konfiguration von Umrichtern; sie liefert einen Überblick über das gesamte Stromversorgungssystem. So können Entwickler Beziehungen zwischen den Versorgungsleitungen definieren sowie Phasenverteilung, Sequenzierung und Fehlerverteilung untersuchen und optimieren.
Der Flex Power Designer beinhaltet integrierte Simulationsfunktionen, die eine Leistungsstufenanalyse ermöglichen, um die Abstimmung zu optimieren und das Designverhalten im Hinblick auf die Leistungsanforderungen eines Systems zu visualisieren, einschließlich des Einschwingverhaltens, der Ausgangsimpedanz und der Verlustleistung.
Die BMR491-Umrichter zeichnen sich durch ihre hohe Zuverlässigkeit aus, die auf die strengen Konstruktions- und Fertigungsprozesse des Flex sowie auf unsere Schutzfunktionen wie den fortschrittlichen Überspannungs-, Übertemperatur- und Kurzschlussschutz zurückzuführen ist. Die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) dieser Umrichter beträgt [Wert fehlt]. BMR491 Die Module weisen eine Lebensdauer von über sieben Millionen Stunden auf. Ihr Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +125 °C, und sie erfüllen die Sicherheitsstandards IEC/EN/UL 62368-1, während ihre Eingangs-Ausgangs-Isolation 1500 V beträgt.
Abschluss
Für Telekommunikations- und Rechenzentren besteht ein stetig steigender Bedarf an mehr Leistung auf demselben Raum, was bedeutet, dass die Spezifikationen für die Leistungsdichte entsprechend angepasst werden müssen. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, haben wir Folgendes entwickelt: BMR491 – der branchenweit leistungsstärkste digitale DC/DC-isolierte Viertel-Brick-Wandler.
Um die von CPUs benötigte hohe Spitzenleistung zu liefern, BMR491 kann eine Spitzenleistung von 2450 W für bis zu eine Sekunde liefern, mit einer kontinuierlichen Ausgangsleistung von bis zu 1540 W. BMR491 beinhaltet firmeneigene Hybrid Regulated Ratio (HRR) Die Technologie ermöglicht eine höhere Leistungsabgabe und Effizienz und verbessert die Widerstandsfähigkeit gegenüber Spannungsspitzen. Der BMR491 verfügt außerdem über proprietäre Wärmeleitungstechniken zur Optimierung der Wärmeübertragung.
Die Anforderungen an die Leistungsdichte steigen stetig. Daher sind technologische Fortschritte wie beispielsweise HRR Fortschritte in der Elektrotechnik sowie verbesserte thermische und mechanische Konstruktionen ermöglichen uns BMR491 Eine Reihe von DC/DC-Wandlern, um sicherzustellen, dass Entwicklungsingenieure auf die steigenden und komplexeren Leistungsanforderungen der Industrie reagieren können.