محول الطاقة للتطبيقات المتعطشة للبيانات

كشفت ABB Power Conversion عن الجيل الثالث من عائلة DLynx الرقمية التي يمكن الاعتماد عليها ، وهي وحدات DLynx III لنقاط التحميل (POL) ، للمساعدة في تمكين الجيل التالي من التقنيات عالية الأداء التي تتطلب حوسبة مكثفة. للمساعدة في تلبية متطلبات الشبكات ومركز البيانات والمعدات الصناعية الحالية ، بما في ذلك أحدث الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) ومصفوفات البوابة القابلة للبرمجة (FPGAs) ، تستخدم وحدات محول الطاقة عالية التيار قمر صناعي رئيسي يقترب.

في مقابلة حصرية مع Power Electronics News ، قال Vito Savino ، مركز البيانات وقائد قطاع الاتصالات السلكية لـ ABB Power Conversion ، إن وحدات DLynx III مصممة لدعم الحوسبة والشبكات والاتصالات والمعدات الصناعية الأكثر تطلبًا اليوم. “إنها مناسبة تمامًا لتشغيل الأساسي والقضبان المساعدة من FPGAs عالية السعة مثل عائلات Xilinx Kintex و Virtex UltraScale + – بما في ذلك VU19P ، والتي تعد واحدة من FPGAs الأعلى سعة في عائلة Virtex UltraScale +” سافينو.

وحدة الطاقة

في معماريات الطاقة الموزعة (DPAs) ، يقوم POLS بتقليل جهد ناقل توزيع الطاقة العالي نسبيًا إلى الفولتية المنخفضة التي تتطلبها مكونات النظام مثل المعالجات الدقيقة و ASICs و ICs الرقمية الأخرى. يتم استخدام DPA في أنظمة من جميع الأحجام لتحسين كفاءة توزيع الطاقة.

تستخدم الأنظمة الأكبر عادةً جهد توزيع أكبر. 5Vdc أو 12Vdc شائع الاستخدام في الأجهزة المحمولة الصغيرة ، 48Vdc منتشر في مراكز البيانات ، 380Vdc يستخدم في التركيبات الأكبر مثل مراكز البيانات الضخمة أو مكاتب الاتصالات المركزية. في حالة توزيع الفولتية أكبر من 48 فولت ، يتم تقليل جهد التوزيع إلى جهد وسيط لتزويد بولس بالطاقة ، مما يشكل سلسلة تحويل طاقة على مرحلتين.

تشتمل عائلة منتجات DLynx III على محولات رئيسية DC / DC 40 و 80 و 120 و 160 أمبير (A) ووحدات ساتلية 40 أمبير و 160 أمبير. يمكن استخدام محولات DC / DC الرئيسية كوحدات POL المستقلة أو جنبًا إلى جنب مع وحدات القمر الصناعي. عند استخدامها معًا ، يمكن نشر الوحدات الرئيسية والقمر الصناعي في تكوينات ذات خرج أحادي ذات طاقة أعلى لتلبية متطلبات الطاقة المتزايدة على مستوى اللوحة ومتطلبات كثافة الطاقة أو في تكوينات الإخراج المزدوج لمكونات الطاقة مع متطلبات مختلفة لجهد الخرج.

“في تطوير عائلة منتجات DLynx III الخاصة بنا ، استفدنا من تاريخنا وخبرتنا الواسعة في تصميم محولات DC / DC للمساعدة في ضمان الأداء العالي والموثوقية وكثافة الطاقة. يمثل DLynx III الجيل السادس من عروض محول DC / DC ، وقد تعلمنا الكثير مع كل تكرار لمساعدتنا على تلبية احتياجات الطاقة الفورية والمستقبلية لعملائنا “، علق Savino.

وأضاف: “لقد ساعدنا هذا التاريخ والخبرة في تحقيق أكثر من 200 ألف / في² مع وحدات DLynx III الخاصة بنا. من خلال الجمع بين أحدث المكونات الإلكترونية وأصغرها المتوفرة مع ممارسات الملكية الفكرية والتصميم الخاصة بنا للتصميم الحراري ، ووضع المكونات ، وتصميم لوحة الأسلاك المطبوعة (PWB) ، والمغناطيسات المخصصة ، حققنا كثافة طاقة عالية باستخدام محولات التيار المستمر / التيار المستمر هذه. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال خبرتنا الواسعة في تصميم وحدات الطاقة ، نجحنا في حل تحديات التصنيع الشامل لقابلية اللحام والاختبار لكل من عمليات تكنولوجيا التركيب السطحي لعملائنا (SMT) وعملياتنا الخاصة ، والتي يمكن أن تؤثر عليها كثافة الطاقة العالية لوحدات POL “.

تشتمل الوحدات الرئيسية DLynx III على وحدة تحكم باك رقمية متعددة الأطوار تحمل في ثناياه عوامل تتحكم في الوحدة الرئيسية وأي أقمار صناعية مقترنة ، مما يسمح لوحدات القمر الصناعي بالعمل بدون وحدات تحكم خارجية. هذا يقلل من طاقة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) وآثار أقدام محول DC / DC المعيارية. إنه يحسن مرونة التصميم ويتيح لوحدات القمر الصناعي أن تكون أقرب إلى الأحمال. أطوال البنية التحتية المكونة إلى طاقة المخفضة تقلل أنا²خسائر R على المسارات الطويلة ، وتحسين الكفاءة والموثوقية والأداء. يمكن أيضًا وضع الوحدات في اتجاهات مختلفة على السبورة ، مما يزيد من تنوع التصميم.

الجودة والموثوقية

لا يزال مصممو التطبيقات يرغبون في الكفاءة العالية والموثوقية ، وكذلك الفولتية الدقيقة للإخراج ، ولكن مساحة اللوحة أصبحت نادرة بشكل متزايد. وفقًا لسافينو ، نظرًا لأن مصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور يسعون إلى زيادة السعة والفائدة ضمن بصمات ثابتة أو مخفضة ، يمكن أن يساعد اعتماد محولات DC / DC أصغر حجمًا وأكثر كثافة في الطاقة في تحرير مساحة مهمة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام وحدات الطاقة المتميزة والمثبتة جيدًا مع آثار أقدام صغيرة يساعد في تسريع مراحل النماذج الأولية مع تقليل المخاطر وتسريع وقت الوصول إلى السوق.

قال سافينو: “في ABB Power Conversion ، يمتد التزامنا بالجودة من التصميم والتأهيل أثناء التطوير إلى التصنيع ومن خلال تتبع الموثوقية بعد طرح المنتج في السوق”.

وأضاف: “تبدأ عمليات التصميم الموجه بنظام الجودة لدينا باختبار تأهيل صارم لمرحلة التطوير IPC9592 من الفئة الثانية ، يليه اختبار التصنيع الداخلي بنسبة 100٪ وامتياز الجودة الدوري على مستوى المكونات لموردي الاتصالات (QuEST) TL9000 . نساعد أيضًا في ضمان إمكانية التتبع على مستوى المكونات وإدارة جودة الموردين النشطة في مرحلة التصنيع. بفضل هذا الالتزام الذي لا ينضب بالجودة والموثوقية ، توفر وحدات POL الخاصة بـ ABB Power Conversion متوسط ​​الوقت بين معدلات الفشل (MTBF) لأكثر من مليار ساعة – مما يعزز سمعة ABB Power Conversion كمورد عالي الجودة في صناعة إلكترونيات الطاقة. “

التحديات

كما هو مذكور أعلاه ، هناك مساحة أقل وأقل لمكونات الطاقة نظرًا لارتفاع متطلبات سعة الكمبيوتر ووظائفه على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذي الحجم الثابت أو الأصغر. نظرًا للحاجة المتزايدة للتطبيقات كثيفة الاستخدام للبيانات اليوم ، هناك حاجة إلى حلول أكثر إحكاما وكثيفة الطاقة.

تساعد آثار أقدام DLynx III المدمجة في تعزيز مرونة العملاء في تصميمات لوحاتهم. يمكن وضع وحدات POL بالقرب من الأحمال لتوزيع الطاقة الأمثل. توفر تكويناتهم الرئيسية للأقمار الصناعية مزيدًا من المرونة حيث يمكن الحصول على طاقة عالية في مساحات أصغر من خلال التخلص من الحاجة إلى دمج وحدة تحكم منفصلة في وحدات القمر الصناعي. أيضًا ، يمكن استخدام الوحدات الرئيسية ووحدات القمر الصناعي لتشغيل مكونين بمتطلبات إخراج مختلفة – مرة أخرى ، في مساحة أصغر من الخيارات الأخرى نظرًا لأن الوحدة الرئيسية يمكنها التحكم في وظائف الأقمار الصناعية المرتبطة بها. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز عائلة المنتج بتوافق البصمة المتداخلة لتعزيز المرونة بشكل أكبر ، “قال سافينو.

لا تزال كثافة الطاقة تشكل تحديًا كبيرًا لمهندسي التصميم. ومع ذلك ، فقد نجح تحويل POL في معالجته. وهو ينطوي على وضع محولات تنحى موزعة وصغيرة بالقرب من المكونات المطلوبة ، وبالتالي تقليل خسائر التوزيع وعدم كفاءة تحويل الطاقة المركزي الكبير.

يواجه تصميم أنظمة محول PoL للبنى التحتية للطاقة الموزعة عدة عقبات. لوحات النظام محدودة المساحة للغاية ؛ وبالتالي ، يجب أن يشغل حل الطاقة الحد الأدنى من عقارات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ويقلل من مخاوف الحرارة والتحكم. يعد حل الطاقة المدمج والرائع أمرًا ضروريًا لزيادة كفاءة إنتاجية النظام ، وتقليل الزيادات في درجة حرارة المكونات ، وضمان عمر تشغيلي طويل مع موثوقية ومرونة عالية.

Maurizio Di Paolo Emilio حاصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء ومهندس اتصالات. عمل في العديد من المشاريع الدولية في مجال أبحاث موجات الجاذبية ، وتصميم نظام التعويض الحراري (TCS) وأنظمة الحصول على البيانات والتحكم فيها ، وفي مشاريع أخرى حول الحزم الميكروية للأشعة السينية بالتعاون مع جامعة كولومبيا ، وأنظمة الجهد العالي وتقنيات الفضاء. للاتصالات والتحكم في المحركات مع ESA / INFN. تم تطبيق TCS على تجربتي Virgo و LIGO ، والتي اكتشفت موجات الجاذبية لأول مرة وحصلت على جائزة نوبل في عام 2017. منذ عام 2007 ، كان مراجعًا للمنشورات العلمية للأكاديميين مثل مجلة Microelectronics Journal ومجلات IEEE. علاوة على ذلك ، فقد تعاون مع شركات صناعة إلكترونية مختلفة والعديد من المدونات والمجلات الإيطالية والإنجليزية ، مثل Electronics World و Elektor و Mouser و Automazione Industriale و Electronic Design و All About Circuits و Fare Elettronica و Elettronica Oggi و PCB Magazine ، كاتب / محرر تقني متخصص في عدة مواضيع في الإلكترونيات والتكنولوجيا. من عام 2015 إلى عام 2018 ، كان رئيس تحرير Firmware و Elettronica Open Source ، وهما مدونات ومجلات تقنية لصناعة الإلكترونيات. شارك في العديد من المؤتمرات كمتحدث في الكلمات الأساسية لموضوعات مختلفة مثل الأشعة السينية وتقنيات الفضاء وإمدادات الطاقة. يستمتع موريزيو بكتابة وإخبار القصص حول إلكترونيات الطاقة وأشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة والسيارات وإنترنت الأشياء والمدمجة والطاقة والحوسبة الكمومية. ماوريتسيو هو محرر محتوى في AspenCore منذ عام 2019. وهو حاليًا رئيس تحرير Power Electronics News و EEWeb ومراسلًا لـ EE Times. وهو مضيف برنامج PowerUP ، وهو بودكاست حول إلكترونيات الطاقة ، ومروج ومنظم مؤتمر PowerUP الافتراضي ، وهو قمة يتحدث فيها المتحدثون الرائعون كل عام عن اتجاهات تصميم إلكترونيات الطاقة. علاوة على ذلك ، فقد ساهم في عدد من المقالات التقنية والعلمية بالإضافة إلى عدد من كتب Springer حول حصاد الطاقة وأنظمة الحصول على البيانات والتحكم فيها.