Các giá đỡ máy chủ AI trải qua hiện tượng tăng điện áp ở mức mili giây (thường là 1–50 ms) và sụt áp bus DC trong quá trình chuyển đổi nhanh giữa tải huấn luyện và suy luận. NVIDIA, trong thiết kế giá đỡ nguồn GB300 NVL72 của mình, đề cập rằng giá đỡ nguồn của họ tích hợp các thành phần lưu trữ năng lượng và hoạt động với bộ điều khiển để đạt được khả năng làm mịn điện năng tức thời nhanh chóng ở cấp độ giá đỡ (xem tài liệu tham khảo [1]).
Trong thực tiễn kỹ thuật, việc sử dụng “siêu tụ điện lai (LIC) + BBU (Bộ dự phòng pin)” để tạo thành một lớp đệm gần đó có thể tách rời “phản ứng tức thời” và “nguồn dự phòng ngắn hạn”: LIC chịu trách nhiệm bù ở mức mili giây, và BBU chịu trách nhiệm tiếp quản ở mức giây đến phút. Bài viết này cung cấp một phương pháp lựa chọn có thể tái tạo cho các kỹ sư, một danh sách các chỉ số chính và các mục xác minh. Lấy YMIN SLF 4.0V 4500F (ESR đơn vị ≤ 0,8mΩ, dòng xả liên tục 200A, các thông số nên tham khảo bảng thông số kỹ thuật [3]) làm ví dụ, bài viết cung cấp các đề xuất cấu hình và hỗ trợ dữ liệu so sánh.
Các bộ nguồn BBU dạng rack đang đưa chức năng "làm mịn công suất tức thời" đến gần hơn với tải.
Khi mức tiêu thụ điện năng của một rack đơn đạt đến hàng trăm kilowatt, khối lượng công việc AI có thể gây ra hiện tượng tăng đột biến dòng điện trong thời gian ngắn. Nếu điện áp trên bus giảm vượt quá ngưỡng của hệ thống, nó có thể kích hoạt cơ chế bảo vệ của bo mạch chủ, gây lỗi GPU hoặc khởi động lại. Để giảm thiểu tác động đỉnh điểm lên nguồn cung cấp điện phía trên và lưới điện, một số kiến trúc đang giới thiệu các chiến lược điều khiển và đệm năng lượng bên trong rack điện, cho phép các xung điện được "hấp thụ và giải phóng cục bộ" bên trong rack. Thông điệp cốt lõi của thiết kế này là: các vấn đề tạm thời nên được giải quyết trước tiên tại vị trí gần tải nhất.
Trong các máy chủ được trang bị GPU siêu mạnh (mức kilowatt) như NVIDIA GB200/GB300, thách thức cốt lõi đối với hệ thống điện đã chuyển từ nguồn điện dự phòng truyền thống sang xử lý các xung điện tức thời ở mức mili giây và hàng trăm kilowatt. Các giải pháp nguồn điện dự phòng BBU truyền thống, tập trung vào pin axit chì, gặp phải các nút thắt cổ chai về tốc độ phản hồi và mật độ công suất do sự chậm trễ phản ứng hóa học vốn có, điện trở nội bộ cao và khả năng chấp nhận sạc động hạn chế. Những nút thắt cổ chai này đã trở thành các yếu tố chính hạn chế sự cải thiện sức mạnh tính toán và độ tin cậy của hệ thống trên một rack duy nhất.
Bảng 1: Sơ đồ bố trí chế độ lưu trữ năng lượng lai ba cấp trong tủ rack BBU (sơ đồ dạng bảng)
| Phía tải | Xe buýt DC | LIC (Siêu tụ điện lai) | BBU (Pin/Hệ thống lưu trữ năng lượng) | UPS/HVDC |
| Bước tăng công suất GPU/Bo mạch chủ (mức mili giây) | Điện áp bus DC Sụt áp/Sóng điện áp | Bù trừ cục bộ Thông thường 1-50 ms Sạc/Xả tốc độ cao | Chiến lược thâu tóm ngắn hạn ở phút thứ hai (Được thiết kế theo hệ thống) | Mức tiêu thụ điện năng dài hạn theo phút-giờ (Theo kiến trúc trung tâm dữ liệu) |
Sự tiến hóa của kiến trúc
Từ “Hệ thống dự phòng pin” đến “Chế độ lưu trữ năng lượng lai ba tầng”
Các bộ lưu trữ năng lượng dự phòng (BBU) truyền thống chủ yếu dựa vào pin để lưu trữ năng lượng. Khi đối mặt với tình trạng thiếu điện ở mức mili giây, pin, bị hạn chế bởi động học phản ứng hóa học và điện trở nội tương đương, thường phản ứng chậm hơn so với hệ thống lưu trữ năng lượng dựa trên tụ điện. Do đó, các giải pháp đặt trong tủ rack đã bắt đầu áp dụng chiến lược phân cấp: “LIC (tạm thời) + BBU (ngắn hạn) + UPS/HVDC (dài hạn)”:
LIC được mắc song song gần Bus DC: đảm nhiệm việc bù công suất và hỗ trợ điện áp ở mức mili giây (sạc và xả tốc độ cao).
BBU (pin hoặc thiết bị lưu trữ năng lượng khác): đảm nhiệm việc chuyển đổi từ giây sang phút (hệ thống được thiết kế cho thời gian dự phòng).
Hệ thống UPS/HVDC cấp trung tâm dữ liệu: xử lý việc cung cấp điện liên tục trong thời gian dài và điều chỉnh điện áp lưới.
Sự phân công lao động này tách biệt “các biến số nhanh” và “các biến số chậm”: ổn định hệ thống xe buýt đồng thời giảm thiểu áp lực lâu dài và chi phí bảo trì đối với các thiết bị lưu trữ năng lượng.
Phân tích chuyên sâu: Tại sao YMIN?Siêu tụ điện lai?
Siêu tụ điện lai LIC (Tụ điện ion lithium) của ymin kết hợp về cấu trúc các đặc tính công suất cao của tụ điện với mật độ năng lượng cao của hệ thống điện hóa. Trong các kịch bản bù quá độ, chìa khóa để chịu được tải là: cung cấp năng lượng cần thiết trong khoảng thời gian Δt mục tiêu, và cung cấp dòng xung đủ lớn trong phạm vi tăng nhiệt độ và giảm điện áp cho phép.
Công suất đầu ra cao: Khi tải GPU thay đổi đột ngột hoặc lưới điện dao động, pin axit chì truyền thống, do tốc độ phản ứng hóa học chậm và điện trở trong cao, sẽ bị suy giảm nhanh chóng khả năng tiếp nhận điện tích động, dẫn đến không thể phản hồi trong vòng mili giây. Siêu tụ điện lai có thể hoàn thành việc bù tức thời trong vòng 1-50ms, tiếp theo là nguồn dự phòng ở mức phút từ bộ nguồn dự phòng BBU, đảm bảo điện áp bus ổn định và giảm đáng kể nguy cơ hỏng bo mạch chủ và GPU.
Tối ưu hóa thể tích và trọng lượng: Khi so sánh “năng lượng khả dụng tương đương (được xác định bởi khoảng điện áp V_hi→V_lo) + khoảng thời gian chuyển tiếp tương đương (Δt)”, giải pháp lớp đệm LIC thường giảm đáng kể thể tích và trọng lượng so với hệ thống dự phòng pin truyền thống (giảm thể tích khoảng 50%–70%, giảm trọng lượng khoảng 50%–60%, các giá trị điển hình không được công bố và cần được xác minh trong dự án), giải phóng không gian giá đỡ và tài nguyên luồng không khí. (Tỷ lệ phần trăm cụ thể phụ thuộc vào thông số kỹ thuật, các thành phần cấu trúc và giải pháp tản nhiệt của đối tượng so sánh; nên xác minh cụ thể trong từng dự án).
Cải thiện tốc độ sạc: LIC sở hữu khả năng sạc và xả tốc độ cao, và tốc độ sạc lại thường cao hơn so với các giải pháp pin (tốc độ được cải thiện hơn 5 lần, đạt được tốc độ sạc nhanh gần mười phút; nguồn: siêu tụ điện lai so với các giá trị pin axit chì thông thường). Thời gian sạc lại được xác định bởi biên độ công suất hệ thống, chiến lược sạc và thiết kế tản nhiệt. Nên sử dụng “thời gian cần thiết để sạc lại đến V_hi” làm tiêu chí chấp nhận, kết hợp với đánh giá sự tăng nhiệt độ xung lặp lại.
Tuổi thọ chu kỳ dài: LIC thường có tuổi thọ chu kỳ dài hơn và yêu cầu bảo trì thấp hơn trong điều kiện sạc và xả tần số cao (1 triệu chu kỳ, tuổi thọ hơn 6 năm, gấp khoảng 200 lần so với pin axit chì truyền thống; nguồn: So sánh siêu tụ điện lai với pin axit chì thông thường). Tuổi thọ chu kỳ và giới hạn tăng nhiệt độ tùy thuộc vào thông số kỹ thuật và điều kiện thử nghiệm cụ thể. Từ góc độ vòng đời đầy đủ, điều này giúp giảm chi phí vận hành, bảo trì và chi phí hư hỏng.
Hình 2: Sơ đồ hệ thống lưu trữ năng lượng lai:
Pin lithium-ion (mức độ giây-phút) + Tụ điện lithium-ion LIC (bộ đệm mức độ mili giây)
Dựa trên thiết kế tham chiếu NVIDIA GB300 của Musashi CCP3300SC (3.8V 3000F) Nhật Bản, sản phẩm này tự hào có mật độ dung lượng cao hơn, điện áp cao hơn và dung lượng lớn hơn trong các thông số kỹ thuật được công bố: điện áp hoạt động 4.0V và dung lượng 4500F, dẫn đến khả năng lưu trữ năng lượng trên mỗi cell cao hơn và khả năng đệm mạnh mẽ hơn trong cùng kích thước module, đảm bảo phản hồi ở mức mili giây mà không bị ảnh hưởng.
Các thông số chính của tụ điện siêu cấp lai dòng YMIN SLF:
Điện áp định mức: 4.0V; Dung lượng danh nghĩa: 4500F
Điện trở nội DC/ESR: ≤0,8mΩ
Dòng xả liên tục: 200A
Dải điện áp hoạt động: 4.0–2.5V
Sử dụng giải pháp bộ đệm cục bộ BBU dựa trên siêu tụ điện lai của YMIN, nó có thể cung cấp khả năng bù dòng điện cao cho bus DC trong khoảng thời gian mili giây, cải thiện độ ổn định điện áp bus. So với các giải pháp khác có cùng năng lượng khả dụng và cửa sổ thời gian chuyển tiếp, lớp đệm thường giảm diện tích chiếm dụng và giải phóng tài nguyên giá đỡ. Nó cũng phù hợp hơn cho các yêu cầu sạc và xả tần số cao và phục hồi nhanh, giảm áp lực bảo trì. Hiệu suất cụ thể cần được xác minh dựa trên các thông số kỹ thuật của dự án.
Hướng dẫn lựa chọn: Phù hợp chính xác với tình huống
Trước những thách thức to lớn từ sức mạnh tính toán của trí tuệ nhân tạo, sự đổi mới trong hệ thống cung cấp điện là vô cùng quan trọng.Siêu tụ điện lai SLF 4.0V 4500F của YMINVới công nghệ độc quyền vững chắc, công ty cung cấp giải pháp lớp đệm BBU hiệu suất cao, độ tin cậy cao được sản xuất trong nước, hỗ trợ cốt lõi cho sự phát triển liên tục ổn định, hiệu quả và mạnh mẽ của các trung tâm dữ liệu AI.
Nếu quý khách cần thông tin kỹ thuật chi tiết, chúng tôi có thể cung cấp: bảng dữ liệu, dữ liệu thử nghiệm, bảng lựa chọn ứng dụng, mẫu sản phẩm, v.v. Vui lòng cung cấp thêm các thông tin quan trọng như: điện áp bus, ΔP/Δt, kích thước không gian, nhiệt độ môi trường và thông số tuổi thọ để chúng tôi có thể nhanh chóng đưa ra các khuyến nghị cấu hình.
Phần Hỏi & Đáp
Hỏi: Tải GPU của máy chủ AI có thể tăng đột biến 150% chỉ trong vài mili giây, và pin axit chì truyền thống không thể đáp ứng kịp. Thời gian phản hồi cụ thể của siêu tụ điện lithium-ion YMIN là bao nhiêu, và làm thế nào các bạn đạt được khả năng hỗ trợ nhanh chóng này?
A: Siêu tụ điện lai YMIN (SLF 4.0V 4500F) dựa trên nguyên lý lưu trữ năng lượng vật lý và có điện trở trong cực thấp (≤0.8mΩ), cho phép xả tốc độ cao tức thời trong khoảng 1-50 mili giây. Khi sự thay đổi đột ngột về tải GPU gây ra sự sụt giảm mạnh điện áp bus DC, nó có thể giải phóng một dòng điện lớn gần như không có độ trễ, trực tiếp bù công suất bus, do đó tạo thời gian cho bộ nguồn BBU phía sau hoạt động và tiếp quản, đảm bảo quá trình chuyển đổi điện áp diễn ra suôn sẻ và tránh các lỗi tính toán hoặc sự cố phần cứng do sụt áp gây ra.
Tóm tắt ở cuối bài viết này.
Các trường hợp áp dụng: Thích hợp cho các bộ nguồn dự phòng (BBU) cấp rack máy chủ AI trong các trường hợp đường truyền DC gặp phải các xung điện/sụt áp thoáng qua ở mức mili giây; áp dụng cho kiến trúc bộ đệm cục bộ “siêu tụ điện lai + BBU” để ổn định điện áp bus và bù quá độ trong trường hợp mất điện ngắn hạn, biến động lưới điện và thay đổi tải GPU đột ngột.
Ưu điểm cốt lõi: Phản hồi nhanh ở mức mili giây (bù đắp cho các cửa sổ chuyển tiếp 1-50ms); điện trở trong thấp/khả năng dòng điện cao, cải thiện độ ổn định điện áp bus và giảm nguy cơ khởi động lại đột ngột; hỗ trợ sạc và xả tốc độ cao và sạc lại nhanh, rút ngắn thời gian phục hồi nguồn dự phòng; phù hợp hơn với điều kiện sạc và xả tần suất cao so với các giải pháp pin truyền thống, giúp giảm áp lực bảo trì và tổng chi phí vòng đời.
Mẫu đề xuất: Tụ điện siêu tụ lai vuông YMIN SLF 4.0V 4500F
Thu thập dữ liệu (Thông số kỹ thuật/Báo cáo thử nghiệm/Mẫu):
Trang web chính thức: www.ymin.com
Đường dây nóng hỗ trợ kỹ thuật: 021-33617848
Tài liệu tham khảo (Nguồn công khai)
[1] Thông tin công khai chính thức/Blog kỹ thuật của NVIDIA: Giới thiệu về GB300 NVL72 (Giá đỡ nguồn) Làm mịn tạm thời/Lưu trữ năng lượng cấp giá đỡ
[2] Báo cáo công khai từ các phương tiện truyền thông/tổ chức như TrendForce: Các ứng dụng LIC liên quan đến GB200/GB300 và thông tin chuỗi cung ứng
[3] Shanghai YMIN Electronics cung cấp “Thông số kỹ thuật siêu tụ điện lai SLF 4.0V 4500F”
Thời gian đăng bài: 20/01/2026