Những anh hùng thầm lặng đằng sau sức mạnh tính toán AI: Làm thế nào các tụ điện cao áp sản xuất trong nước (Φ30×70mm 450V/1400µF, 105℃/3000H) giải quyết ba thách thức lớn trong nguồn cấp điện máy chủ.

Với sự bùng nổ sức mạnh tính toán của AI, các trung tâm dữ liệu đang phải đối mặt với áp lực nâng cấp chưa từng có. Là “trái tim năng lượng” của các máy chủ AI, thiết kế bộ nguồn AC-DC phía trước đang đối mặt với những thách thức chưa từng có: làm thế nào để đạt được mật độ công suất cao hơn, tuổi thọ dài hơn và độ tin cậy cao hơn trong không gian hạn chế? Đây không chỉ là vấn đề kỹ thuật mà còn là vấn đề then chốt để đảm bảo đầu ra liên tục và ổn định của sức mạnh tính toán AI.

YMIN Electronics, một nhà cung cấp giải pháp tụ điện hàng đầu trong nước với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tụ điện cao áp, đã cho ra mắt dòng tụ điện nhôm điện phân lỏng cao áp IDC3 dạng gắn nhanh để đáp ứng nhu cầu cụ thể của nguồn điện máy chủ AI, cung cấp giải pháp kỹ thuật tiên tiến nhằm giải quyết những khó khăn trong ngành.

Điều kiện vận hành

• Vị trí: Tụ điện lưu trữ/lọc năng lượng sau mạch PFC (Hiệu chỉnh hệ số công suất) phía trước bộ chuyển đổi AC-DC, đường truyền DC (bus DC) (giải pháp điển hình)

• Công suất: 4,5kW–12kW+; Kiểu dáng: Bộ nguồn máy chủ gắn trên giá đỡ 1U/bộ nguồn chính cho trung tâm dữ liệu

• Tần số: Với việc ứng dụng ngày càng nhiều GaN (Gallium Nitride)/SiC (Silicon Carbide), tần số chuyển mạch thường nằm trong khoảng từ vài chục kHz đến vài trăm kHz (tùy thuộc vào dự án; bài viết này trích dẫn một thông số kỹ thuật như 120kHz).

• Vận hành và Nhiệt độ: Trung tâm dữ liệu thường hoạt động 24/7; bộ nguồn có mật độ nhiệt bên trong cao, đòi hỏi phải chú ý đến nhiệt độ vỏ tụ điện/giảm tuổi thọ (điều kiện hoạt động ở nhiệt độ cao điển hình).

Ba thách thức lớn: Hé lộ vấn đề nan giải về tụ điện cao áp trong thiết kế nguồn điện cho máy chủ AI

Trong thiết kế các phần chuyển đổi AC-DC của bộ nguồn máy chủ AI và bộ nguồn chính trung tâm dữ liệu, các kỹ sư thường phải đối mặt với ba thách thức chính:

① Mâu thuẫn giữa không gian và dung lượng: Trong không gian hạn hẹp của máy chủ rack-mount 1U, các tụ điện hình nón kích thước tiêu chuẩn truyền thống thường gặp phải vấn đề kích thước hạn chế. Đạt được dung lượng lưu trữ năng lượng đủ trong chiều cao hạn chế là một thách thức quan trọng cần phải vượt qua khi thiết kế bộ nguồn mật độ công suất cao.

② Thách thức về tuổi thọ trong môi trường nhiệt độ cao: Môi trường phòng máy chủ AI thường có nhiệt độ cao, gây áp lực rất lớn lên việc quản lý nhiệt của bộ nguồn. Hiệu suất của tụ điện 450V/1400μF trong điều kiện nhiệt độ cao 105℃ ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy lâu dài của hệ thống.

③ Yêu cầu về hiệu năng trong xu hướng tần số cao hơn: Với việc ứng dụng rộng rãi các thiết bị điện mới như GaN/SiC, tần số chuyển mạch của nguồn điện liên tục tăng lên, đặt ra yêu cầu cao hơn đối với khả năng chịu đựng điện trở nội (ESR) và dòng gợn của tụ điện để tránh nguy cơ hệ thống ngừng hoạt động.

YMIN IDC3

Định nghĩa lại giới hạn hiệu năng của tụ điện cao áp bằng công nghệ.

Để giải quyết những thách thức đã nêu trên, dòng sản phẩm YMIN IDC3 đã đạt được những đột phá toàn diện trên ba khía cạnh: vật liệu, cấu trúc và quy trình.

1. Bước đột phá về mật độ: Tăng 70% dung lượng trong kích thước Φ30×70mm

Sử dụng vỏ tụ điện hình loa nhỏ gọn Φ30×70mm, dung lượng cao 450V/1400μF được đạt được trong giới hạn chiều cao điển hình của bộ nguồn máy chủ 1U tiêu chuẩn. So với các sản phẩm truyền thống cùng kích thước, dung lượng được tăng hơn 70% (so với phạm vi dung lượng điển hình của các tụ điện hình loa lỏng Φ30×70mm, 450V thường được sử dụng trong ngành), giải quyết hiệu quả mâu thuẫn giữa mật độ dung lượng cao và không gian.

2. Bước đột phá về tuổi thọ: Độ bền được kiểm nghiệm ở 105℃

Nhờ công thức chất điện phân được tối ưu hóa và cấu trúc lá cực dương, dòng IDC3 thể hiện hiệu suất tuổi thọ tải tuyệt vời trong điều kiện khắc nghiệt ở 105℃. Thiết kế này cho phép tụ điện duy trì sự ổn định lâu dài trong môi trường nhiệt độ cao của trung tâm dữ liệu, giải quyết hiệu quả thách thức của ngành về tuổi thọ ngắn do nhiệt độ cao.

3. Khả năng thích ứng tần số cao: Được thiết kế riêng cho kỷ nguyên GaN/SiC.

Với thiết kế ESR thấp, tụ điện này có thể chịu được dòng điện gợn sóng cao hơn ở tần số 120kHz. Tính năng này cho phép dòng IDC3 thích ứng tốt hơn với các cấu trúc chuyển mạch tần số cao dựa trên GaN (Gallium Nitride)/SiC (Silicon Carbide) (theo thông số kỹ thuật trong datasheet), hỗ trợ mạnh mẽ cho việc nâng cao hiệu suất của các bộ nguồn mật độ công suất cao. Không giống như việc lựa chọn tụ điện bus truyền thống chủ yếu tập trung vào dòng điện gợn sóng tần số thấp, các bộ nguồn mật độ công suất cao cho nền tảng GaN/SiC yêu cầu xác minh đồng thời khả năng chịu ESR và dòng điện gợn sóng tần số cao theo thông số kỹ thuật trong datasheet.

Lưu ý: Các thông số chính trong bài viết này được lấy từ...Dòng YMIN IDC3Bảng dữ liệu/báo cáo thử nghiệm; trừ khi có quy định khác, ESR/dòng điện gợn sóng được mô tả theo thông số kỹ thuật trong bảng dữ liệu (ví dụ: 120kHz), và phiên bản bảng dữ liệu mới nhất sẽ được ưu tiên áp dụng.

Đổi mới hợp tác: Kiểm chứng độ tin cậy và hiệu suất từ ​​4,5kW đến 12kW

Theo thông tin công khai, YMIN duy trì hợp tác kỹ thuật sâu rộng với các nhà sản xuất chất bán dẫn công suất GaN hàng đầu trong ngành như Navitas. Trong các dự án nguồn điện cho máy chủ AI với công suất từ ​​4,5kW đến 12kW và thậm chí cao hơn, tụ điện nhôm điện phân lỏng áp suất cao dòng IDC3 đã chứng minh hiệu suất vượt trội.

Mô hình phát triển hợp tác này không chỉ xác minh độ tin cậy của sản phẩm mà còn cung cấp nền tảng kỹ thuật vững chắc cho sự phát triển liên tục của nguồn điện máy chủ AI. Dòng sản phẩm IDC3 của YMIN đã trở thành giải pháp được ưa chuộng cho một số dự án máy chủ AI cao cấp (theo thông tin công khai), với hiệu năng tương đương với các thương hiệu hàng đầu quốc tế.

Không chỉ đơn thuần là sản phẩm: YMIN cung cấp giải pháp cấp hệ thống cho máy chủ AI như thế nào?

Trong kỷ nguyên bùng nổ về sức mạnh tính toán AI, độ tin cậy của hệ thống nguồn điện là vô cùng quan trọng. YMIN Electronics hiểu rõ những yêu cầu khắt khe trong thiết kế nguồn điện cho máy chủ AI và cung cấp cho ngành công nghiệp một giải pháp hoàn chỉnh, cân bằng giữa mật độ công suất cao, tuổi thọ dài và độ tin cậy cao thông qua dòng sản phẩm IDC3.

Sau đây là bảng tham khảo điển hình về cách chọn tụ điện nhôm điện phân lỏng cao áp IDC3 series (tự đỡ trên đế) dùng trong bộ nguồn máy chủ AI, giúp bạn nhanh chóng đáp ứng yêu cầu hệ thống:

Bảng 1: Tụ điện lỏng điện áp cao IDC3 dạng gắn nhanh – Khuyến nghị lựa chọn

Đổi mới không ngừng: YMIN tiếp tục cung cấp nguồn điện ổn định cho cơ sở hạ tầng AI.

Trong kỷ nguyên sức mạnh tính toán, nguồn điện ổn định là yếu tố cơ bản. YMIN Electronics, với dòng tụ điện nhôm điện phân lỏng cao áp IDC3 làm cốt lõi, liên tục cung cấp hỗ trợ tụ điện đáng tin cậy cho cơ sở hạ tầng điện toán AI. Chúng tôi không chỉ cung cấp sản phẩm mà còn cả các giải pháp cấp hệ thống dựa trên sự hiểu biết sâu sắc về công nghệ.

Khi bạn thiết kế bộ nguồn máy chủ AI thế hệ tiếp theo, YMIN sẵn sàng giúp bạn vượt qua các giới hạn thiết kế bằng sự đổi mới công nghệ và cùng nhau đón đầu làn sóng sức mạnh tính toán.

Phần Hỏi & Đáp

Hỏi: Các tụ điện cao áp dòng IDC3 của YMIN giải quyết các vấn đề khó khăn trong nguồn cấp điện cho máy chủ AI như thế nào?

A: Tụ điện nhôm điện phân lỏng cao áp YMIN IDC3 dạng gắn nhanh cung cấp giải pháp từ ba khía cạnh:

① Thiết kế mật độ cao – Đạt được điện dung cao 450V/1400μF trong kích thước Φ30×70mm, tăng dung lượng lên hơn 70% so với các sản phẩm cùng kích thước, giải quyết được mâu thuẫn giữa không gian và dung lượng;

② Tuổi thọ cao ở nhiệt độ cao – Cấu trúc điện phân và cực dương được tối ưu hóa giúp duy trì tuổi thọ hoạt động 3000 giờ ở 105℃, cải thiện độ tin cậy lâu dài của hệ thống;

③ Khả năng tương thích tần số cao – Sử dụng thiết kế ESR thấp, hỗ trợ hoạt động ở tần số cao 120kHz, với dòng điện gợn sóng tối đa của một cell khoảng 4,12A (500V/1700μF, 120kHz; 450V/1400μF khoảng 2,75A, xem bảng lựa chọn ở cuối), tương thích với các cấu trúc tần số cao GaN/SiC, tạo điều kiện thuận lợi cho các thiết kế nguồn điện mật độ công suất cao.

Tóm tắt ở cuối tài liệu.

Các trường hợp ứng dụng: Thiết kế mạch chuyển đổi AC-DC nguồn máy chủ AI, hệ thống nguồn chính trung tâm dữ liệu, nguồn máy chủ gắn rack mật độ cao 1U, nguồn chuyển mạch tần số cao dựa trên GaN/SiC, nguồn điện tính toán AI mật độ công suất cao (4,5kW-12kW+).

Ưu điểm cốt lõi:

① Kích thước: Mật độ không gian, Mô tả: Đạt được điện áp 450V/dung lượng 1400μF trong kích thước Φ30×70mm, với dung lượng tăng hơn 70% so với các kích thước tương tự, phù hợp với giới hạn chiều cao của máy chủ 1U.

② Kích thước: Tuổi thọ ở nhiệt độ cao, Mô tả: Tuổi thọ hoạt động trên 3000 giờ ở 105℃, phù hợp với môi trường hoạt động ở nhiệt độ cao trong trung tâm dữ liệu.

③ Kích thước: Hiệu năng tần số cao, Mô tả: Thiết kế ESR thấp, có thể chịu được dòng điện gợn sóng cao hơn ở tần số cao 120KHz, thích ứng với các cấu trúc tần số cao GaN/SiC.

④ Kích thước: Kiểm định hệ thống, Mô tả: Hợp tác với các nhà sản xuất như Navitas, phù hợp cho các dự án cung cấp nguồn điện cho máy chủ AI từ 4,5kW đến 12kW+.

Các mẫu được đề xuất

Phương pháp lựa chọn ba bước:

Bước 1: Chọn điện áp chịu đựng dựa trên điện áp bus và tính đến biên độ giảm tải (ví dụ: 450–500V).

Bước 2: Chọn thông số tuổi thọ sử dụng dựa trên nhiệt độ môi trường và thiết kế nhiệt (ví dụ: 105℃/3000h) và đánh giá mức tăng nhiệt độ.

Bước 3: So sánh kích thước theo các ràng buộc về chiều cao/đường kính không gian (ví dụ: Φ30×70mm) và kiểm tra thông số dòng điện gợn sóng và ESR.