中国电机工程学报2024,Vol.44Issue(16) :6578-6586.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.230089

面向数据中心48V供电系统的混合型母线变换器及其高密度集成

Hybrid-type Bus-converter and High-density Integration for Data-center 48 V Power Supply Systems

张瑜 吴红飞 李泽伟 宋昱锋 王子铭 张旭 倪硕
中国电机工程学报2024,Vol.44Issue(16) :6578-6586.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.230089

面向数据中心48V供电系统的混合型母线变换器及其高密度集成

Hybrid-type Bus-converter and High-density Integration for Data-center 48 V Power Supply Systems

张瑜 1吴红飞 1李泽伟 1宋昱锋 1王子铭 1张旭 1倪硕1
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作者信息

  • 1. 多电飞机电气系统工信部重点实验室(南京航空航天大学),江苏省 南京市 210016
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摘要

该文提出适用于数据中心48 V供电系统的混合型母线变换器电路拓扑及其高密度集成方法,通过在开关电容变换器中嵌入自耦变压器和LLC谐振变换器,大幅增加开关电容变换器的降压比,且利用矩阵式变压器结构实现变换器输出电流能力的大幅提升.基于所提出的混合型母线变换器,进一步提出其高密度集成方法,综合采用磁集成、绕组集成等方式,实现变换器功率密度和效率的提升.研制40~60 V输入、变比8:1、输出电流100A、开关频率1 MHz的八分之一砖模块,功率密度达到1.704kW/in3,最高效率达到97.9%.

Abstract

A hybrid-type bus-converter and high-density integration for data-center 48 V power supply systems is proposed.By embedding autotransformer and LLC resonant converter into the switched capacitor converter,the step-down ratio of the switched capacitor converter is greatly increased,and the output current capability of the converter is significantly improved by using the matrix transformer structure.Based on the proposed hybrid-type bus-converter,a high-density integration method is further proposed,which comprehensively adopts magnetic integration and winding integration to improve the power density and efficiency of the converter.A one-eighth brick module with 40~60 V input,8:1 transformation ratio,100 A output current and 1 MHz switching frequency has been developed.The power density reaches 1.704 kW/in3 and the highest efficiency reaches 97.9%.

关键词

数据中心/母线变换器/开关电容/谐振变换器/磁集成

Key words

data center/bus converter/switched capacitor/resonant converter/magnetic integration

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基金项目

国家自然科学基金(52122708)

国家自然科学基金(U2141227)

江苏省杰出青年基金(BK20200017)

出版年

2024
中国电机工程学报
中国电机工程学会

中国电机工程学报

CSTPCD北大核心
影响因子:2.712
ISSN:0258-8013
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