전력 모듈에 대해 알아보기: 설계 원칙, 사양, 사용 시스템 및 권장 사항

 

전력 모듈은 현대 전자 시스템에서 중요한 역할을 하며, 광범위한 응용 분야에서 안정적이고 효율적인 전력 변환을 제공합니다. 이 기사에서는 전력 모듈의 설계 원칙, 사양 및 응용 분야를 살펴보고, 마지막으로 FSP의 주요 전력 모듈 권장 사항을 설명 드리겠습니다.

 

디자인 원칙

전력 모듈은 기본적으로 전력 반도체(예: 질화갈륨 또는 탄화규소), 제어 회로(디지털 또는 아날로그) 및 수동 부품(예: 인덕터, 변압기 및 커패시터)을 단일 패키지에 결합하는 통합 전원 공급 장치입니다. 다음은 몇 가지 기본 디자인 원칙입니다.

통합:

전력 모듈은 여러 구성 요소를 통합하여 외부 회로망의 필요성을 줄입니다. 이를 통해 시스템 설계 및 관리가 간소화되고 신뢰성, EMC 규정 준수 및 시스템 유연성이 향상됩니다.

효율성:

효율적인 전력 변환이 중요합니다. 우수한 모듈 설계는 스위칭 및 전도 손실을 최소화하여 광범위한 부하 조건에서 높은 효율성을 제공합니다. 80PLUS® 효율 표준 또는 EU 에너지 효율 요구 사항과 같은 최신 에너지 절약 표준 및 테스트 지침을 준수해야 합니다.

열 관리:

안전이 제한되고 다양한 산업 환경에서 작동하는 시스템에 전력 모듈을 설치하는 경우 효과적인 열 설계가 중요합니다. 일반적으로 모듈의 작동 온도 범위는 -40°C에서 70°C이며 경감 곡선 또는 추가 공기 흐름이 있습니다. 효율적인 전력 토폴로지 및 구성 요소 경감 지침은 효과적인 열 관리의 핵심입니다.

보호 기능:

전원 모듈은 과전류, 과전압 및 과열 보호와 같은 보호 기능을 통합하여 모듈 및 연결된 시스템 구성 요소의 손상을 방지합니다.

병렬 작동:

모듈에 중복 설계가 포함된 경우 병렬로 실행되는 모듈을 지원하기 위해 Oring 장치 및 회로를 포함해야 합니다. 병렬 작동은 시스템 가용성과 신뢰성을 높이고 전력 출력을 증가시킵니다. 이 기능은 교육 또는 추론을 위한 AI 서버와 같은 미션 크리티컬 애플리케이션에 특히 중요합니다.

디지털 통신:

전원 모듈은 시스템과 작동 및 통신할 수 있어야 하며, 이를 통해 시스템 보드 관리 컨트롤러(BMC) 및 해당 통신 프로토콜에 의해 관리되는 시스템의 중요한 구성 요소로서 모듈을 모니터링 및 제어할 수 있어야 합니다.

디지털 제어:

디지털 통신의 확장된 기능으로서 전력 모듈은 시스템 관리의 명령을 수신하고 결과 및 관련 활동에 응답할 준비가 되어 있어야 합니다. 예를 들어, PSU의 팬은 시스템의 열 요구 사항에 따라 제어하거나 시스템의 최대 부하로 인해 더 높은 전력 출력을 제공할 수 있습니다.

간편한 설치:

전원 모듈은 쉽게 꽂고 뽑을 수 있거나 몇 개의 나사로 고정할 수 있어야 합니다. 이를 통해 판매 후 시스템 유지 관리를 용이하게 할 수 있습니다.

 

사양

전원 모듈의 주요 사양을 살펴보겠습니다.

전압 정격:

전원 모듈은 특정 전압 수준(예: 12V, 24V 또는 48V)에서 작동합니다. 정격 전압은 다양한 응용 프로그램과의 호환성을 결정합니다.

정격 전류:

모듈이 처리할 수 있는 최대 전류입니다. 더 높은 정격 전류는 서버, AI 또는 그래픽 애플리케이션, 산업용 장비에 적합합니다.

오류 경고:

PSU 모니터링이 그 어느 때보다 중요합니다. 결함은 경보를 울리고 PSU 블랙박스 또는 시스템에 기록해야 합니다. 알람에는 TTL 신호를 사용하는 아날로그 알람과 디지털 상태 비트 인식의 두 가지 유형이 있습니다.

효율성:

효율성은 일반적으로 백분율로 표시되며 입력 전력을 출력 전력으로 변환하는 모듈의 기능을 나타냅니다.

절연:

일부 전력 모듈은 입력과 출력 사이에 갈바닉 절연을 제공합니다. 이것은 안전과 소음 내성에 필수적입니다.

메커니즘 크기:

전력 모듈의 설계 사양을 정의할 때 메커니즘 요구 사항은 실제로 정의해야 하는 첫 번째 주제입니다. 마케팅 응용 프로그램, 최신 기술 및 시스템 고려 사항과 관련이 있습니다.

 

시스템

전력 모듈은 다양한 분야에서 사용됩니다.

서버:

서버 시스템에서 전원 모듈은 안정적이고 효율적인 전원 공급을 보장하는 데 사용됩니다. 전력 효율성과 신뢰성이 중요한 고성능 서버에서 특히 중요합니다.

데이터 센터:

전원 모듈은 데이터 센터 장비에 사용됩니다. 이는 에너지 효율성을 개선하는 데 도움이 되며, 이는 많은 전력을 소비하기 때문에 데이터 센터의 핵심 사항입니다. 또한 앞서 언급했듯이 전력 모듈은 디지털 통신을 통한 전력 모니터링을 지원해야 합니다.

통신 장비:

전력 모듈은 전기 통신, 특히 전력 기지국, 라우터 및 네트워크 스위치에서 전압 수준을 높이거나 낮춥니다.

산업 응용 분야:

메커니즘 크기, 디지털 모니터링 및 전력 이중화를 갖춘 전력 모듈은 산업 자동화, 에지 컴퓨팅 및 미션 크리티컬 장비에 이상적입니다.

 

FSP 권장 사항:

FSP의 CRPS(Common Redundant Power Supply)는 엣지 서버, 코어 데이터 센터, AI 센터와 같은 다양한 애플리케이션을 위해 설계된 일반적인 전원 모듈입니다. 다음은 몇 가지 특정 모델과 해당 응용 프로그램입니다.

FN 시리즈:

이 모델은 통신 시장을 위해 설계되었습니다. 전 범위의 AC 입력과 240Vdc 입력이 있으며 NEBS를 지원합니다. NEBS는 시스템 신뢰성이 높고 EMC 성능이 뛰어난 통신 장비에 대한 범용 표준입니다.

FL 시리즈:

이 모델은 또한 통신 시장을 위해 설계되었습니다. -48V 입력과 프런트 엔드 및 백 엔드 설계(정 방향 공랭식 팬또는 역 방향 공랭식 팬)가 있습니다.

FM 또는 HM 시리즈:

이 모델은 핵심 데이터 센터 및 클라우드 데이터 센터용으로 설계되었습니다. 전 범위의 AC 입력 및 240Vdc 입력은 물론 프런트 엔드 및 백 엔드 설계(정 방향 공랭식 팬 또는 역 방향 공랭식 팬)가 있습니다. 최대 3000W의 균일화 계수를 가지며 3250W 모듈이 곧 출시될 예정입니다.

FH 시리즈:

이 모델은 코어 및 클라우드 데이터 센터 모두를 위해 설계되었습니다. 336Vdc 또는 277Vac 입력이 있어 새로운 데이터 센터 요구 사항을 충족합니다.

이러한 모델들은 위에서 설명한 전력 모듈의 설계 원칙(예: 고효율, 디지털 통신 버스, 핫 스왑 기능을 통한 병렬 작동)을 준수하도록 설계되었습니다. FSP 그룹은 300W에서 3000W까지의 전력 모듈을 제공합니다. 스토리지 서버, 에지 서버, 데이터 센터, AI 서버, GPU 서버, IPC 컨트롤러 및 통신 서버를 포함한 다양한 애플리케이션에 적합 합니다. 모델 선택은 특정 시스템 개발 요구 사항에 따라 달라집니다.

 

결론

전력 모듈은 현대 전자 제품의 필수 구성 요소입니다. 고도로 통합된 설계, 고효율 및 디지털 기능은 광범위한 응용 분야에 이상적입니다. 기술이 발전함에 따라 전력 모듈은 연결된 세상을 형성하는 데 계속해서 중요한 역할을 할 것입니다.

전압, 전류, 효율 및 디지털 특성을 고려하여 특정 요구 사항을 충족하는 전력 모듈을 선택하는 것을 잊지 마세요. FSP 웹사이트 방문: https://www.fsp-group.com/kr/product/IPCPSU.html 업계 최고의 전력 모듈 솔루션인 FSP CRPS의 기계 및 기능 사양에 대해 자세히 알아보시기 바랍니다.