Conversão e distribuição de energia em data centers
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Transformadores de estado sólidoTransformadores de estado sólido
BESS & UPSBESS & UPS
Distribuição de 800 VccDistribuição de 800 Vcc
PSUsPSUs
Racks de computaçãoRacks de computação
ServidoresServidores
RecursosRecursos

A infraestrutura de conversão de energia dos data centers está evoluindo rapidamente.

A expansão de data centers com Inteligência Artificial (IA) está impulsionando a inovação acelerada para atender às demandas de energia, melhorar a eficiência, acelerar a implantação e reduzir os picos de consumo de energia durante treinamentos e períodos de alta demanda. As tecnologias de conversão de energia para data centers incluem:

  • Transformadores de estado sólido (SST) de média tensão de 10 a 34.5 kV
  • Sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) para backup e redução de pico de carga
  • Distribuição de energia de 800 Vcc para alta potência
  • Prateleiras de energia de 100 kW com alta eficiência, permitindo racks de 1 MW.

A Teledyne LeCroy ajuda os engenheiros a desenvolver e otimizar a infraestrutura de conversão de energia dos data centers.

A Teledyne LeCroy compreende as inovações em curso na distribuição de energia para data centers e pode melhor auxiliar no atendimento das necessidades, fornecendo infraestrutura de conversão de energia para data centers, tanto atuais quanto de próxima geração.

Diagrama esquemático mostrando a distribuição de energia em um data center, desde a rede elétrica até o uso nos racks de computadores (servidores).
Engenheiros testando um sistema embarcado usado em um sistema de conversão de energia para um centro de dados.
Produtos de teste e medição utilizados em testes de produtos de conversão de energia para data centers.

A exigência do mercado

O que os engenheiros precisam

O que a Teledyne LeCroy oferece

A expansão dos data centers está superando a capacidade de aquisição e fornecimento de energia elétrica a um custo acessível. Os hiperescaladores e as restrições de oferta e custo estão impulsionando a rápida adoção de novos sistemas de conversão de energia para data centers. As considerações de projeto de data centers incluem:

  • Incorporação de geração de energia no local e/ou energia de reserva com capacidade de resposta instantânea para atender às demandas de treinamento de IA e evitar cobranças de pico de demanda.
  • Aprimoramento da eficiência da distribuição de energia em data centers para minimizar custos e a carga da concessionária.
  • Aumento da tensão de distribuição de energia para minimizar custos e/ou aumentar a densidade de fornecimento de energia.
  • Substituição de itens com longos prazos de entrega por sistemas de conversão de energia em menor número e melhor integrados.

As crescentes demandas por conversão de energia em data centers estão unindo engenheiros de todo o ecossistema para reimaginar e reestruturar a distribuição de energia nesses locais. Isso inclui engenheiros de data centers de hiperescala, bem como engenheiros de fornecedores de equipamentos de conversão de energia e fabricantes de semicondutores de potência.

  • Engenheiros e arquitetos técnicos de data centers de hiperescala precisam maximizar a eficiência e minimizar os custos de energia operacional.
  • Os engenheiros de dispositivos precisam realizar medições de caracterização em dispositivos de banda larga proibida.
  • Os engenheiros da subseção de inversores precisam projetar conversores multiníveis modulares para transformadores de estado sólido (SST), conversores CC-CC, fontes de alimentação ou sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS).
  • Os engenheiros de sistemas precisam medir o desempenho dinâmico de potência ou a eficiência de um sistema completo trifásico ou monofásico.

A Teledyne LeCroy fornece osciloscópios, pontas de prova e software de aplicação para todos os tipos de testes de conversão de energia - desde testes de dispositivos MOSFET/IGBT até testes de subseções de inversores e análises completas de sistemas de conversão de energia - de kV a µV, de MW a mW.

Transformadores de Estado Sólido (SST)

Os SSTs (Single-Shock Shifters - Sistemas de Armazenamento de Energia de Alta Velocidade) evoluíram rapidamente do conceito de laboratório para a realidade da produção. Eles aceleram a implantação de data centers, interagem nativamente com sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) e reduzem as perdas de energia nos data centers.

  • Medir a eficiência total de conversão da entrada da rede elétrica para a saída CC durante o desenvolvimento, antes da validação final.
  • Meça o tempo de resposta dinâmica a eventos de pico ou de redução de carga dentro de um ciclo de comutação de um dispositivo semicondutor ou dentro de um 50/60 ciclo de potência Hz
  • Testar a inter-relação das subseções do inversor modular multinível.
  • Meça a eficiência e o desempenho em ciclos operacionais altamente dinâmicos – mais do que apenas análises estáticas.

Sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) e sistemas de alimentação ininterrupta (UPS)

As concessionárias de serviços públicos e as Comissões de Serviços Públicos (PSC) estão resistindo a novas conexões de alta potência à rede elétrica para data centers de hiperescala, resultando em atrasos na interconexão e tarifas de pico onerosas. Os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) atenuam esses problemas.

  • Medir/validar a interação e o tempo de resposta do BESS em conjunto com o SST e a demanda do data center.
  • Compreender o comportamento do condicionamento de energia dentro de um único ciclo de comutação de um dispositivo semicondutor ou dentro de um 50/60 ciclo de potência Hz
  • Correlacione mudanças abruptas de carga e eventos de corte de energia com outros comportamentos do sistema.
  • Analisar harmonicamente a saída CC.

800 VDC Barramento de Distribuição de Energia

Os centros de dados estão sendo projetados com barramentos CC de tensão mais alta para reduzir custos, melhorar a eficiência e padronizar as tensões que estão se tornando comuns nas arquiteturas de veículos elétricos.

  • Meça correntes transitórias CC-CA até 1000 A.RMS e largura de banda de até 1.5 MHz com sonda de corrente de alta precisão
  • Medir alta tensão CC Além disso, oferece transientes de alta velocidade com precisão de 1% e alta rejeição de emissão irradiada (melhor desempenho de CMRR).
  • Correlacione a poluição harmônica no barramento CC com outros equipamentos, fontes de energia ou cargas.

Unidades de fonte de alimentação (PSU)

Os centros de dados de hiperescala exigem que as fontes de alimentação tenham níveis de eficiência 80 PLUS Titanium, o que é amplamente adotado por meio do Open Compute Project (OCP).

  • Meça a eficiência, o fator de potência (FP) (para projetos CA-CC) e a distorção harmônica total (DHT) no início do ciclo de projeto para otimizar o desempenho, antes da validação final.
  • Obtenha feedback de projeto em tempo real durante condições de carga dinâmica.
  • Correlacione as atividades de controle com os eventos de potência em períodos tão curtos quanto um ciclo de comutação de um dispositivo semicondutor de potência.

Conversor CC-CC de 48 V para 12 V para rack de computadores - Fornecimento de energia

As arquiteturas de energia de 48V enfrentam exigências de eficiência mais rigorosas, uma vez que os níveis crescentes de energia em centros de dados de IA amplificam as perdas, impulsionando a necessidade de otimizar cada etapa da cadeia de conversão de 48V para obter a máxima eficiência.

  • Caracterizar com maior precisão os sistemas de conversão CC-CC GaN de 48 V
  • Meça correntes transitórias CC-CA até 1000 A.RMS e largura de banda de até 1.5 MHz com um Sonda de corrente de 1000 A
  • O único do setor Sonda de modo comum de 60 V Otimizado para esses tipos de medições, com precisão de ganho de 0.5%.

PDN e integridade de energia em placas-mãe de servidores

Os osciloscópios de alta definição (HDO®), as sondas e as opções de software da LeCroy oferecem a melhor capacidade de capturar e analisar tudo o que ocorre nos seus trilhos de alimentação durante várias condições de carga ou descarga.

  • Análise de integridade de energia
  • Ruído PDN e análise espectral em trilhos simples ou múltiplos
  • Caracterização de IC de gerenciamento de energia digital (PMIC)
  • Low dropout (LDO) e medições do regulador de comutação
  • Sonda de trilho de energia e medições de ruído


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Perguntas Frequentes

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Lista de equipamentos Teledyne LeCroy recomendados para o teste de pulso duplo (DPT)

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Como escolher a melhor ponta de prova para osciloscópio de alta tensão em 5 minutos

Precisa selecionar uma ponta de prova de alta tensão para osciloscópio? Está confuso com tantas opções? A Teledyne LeCroy oferece o Guia de Seleção de Pontas de Prova de Alta Tensão, uma ferramenta online para ajudá-lo a tomar uma decisão informada. Aqui está um resumo dos principais pontos a serem considerados.

 Nota de aplicação
Sondas diferenciais de alta tensão (HVD) – Desempenho superior
Sonda DL-ISO para MOSFETs de GaN e IGBTs de SiC
Análise da Resposta em Frequência (Diagrama de Bode) Utilizando um Osciloscópio
Sonda de corrente para osciloscópio de 1000 A
Teledyne LeCroy – Sondas de Corrente
Teste automatizado de pulso duplo usando o software DPT-AUTOMATION
Tendências e testes de infraestrutura de energia para data centers - Fontes de alimentação (PDUs e PSUs)

Junte-se à Teledyne LeCroy enquanto descrevemos a infraestrutura de distribuição de energia para data centers e destacamos o importante papel que os produtos de conversão de energia desempenham para garantir que os data centers operem com eficiência e confiabilidade. Daremos ênfase especial aos testes de PDUs/PSUs que fornecem energia CC aos servidores.

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Melhores práticas para testes de conversão de energia de 48 V

Neste webinar, descrevemos novos produtos, melhores práticas e técnicas de medição para validação e depuração de sistemas de conversão de energia de 48 V.

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Como realizar testes de pulso duplo (DPT) em dispositivos de GaN e SiC

Junte-se à Teledyne LeCroy para ver o teste de pulso duplo realizado em dispositivos semicondutores de potência de nitreto de gálio (GaN) e carbeto de silício (SiC). Saiba mais sobre as diversas medidas de segurança que precisam ser consideradas antes de realizar as medições e o que inferir das formas de onda capturadas.

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Série de Webinários Avançados em Motores e Sistemas Trifásicos (6 partes)

Leve sua análise de acionamentos de motores para o próximo nível! Junte-se à Teledyne LeCroy nesta série de Laboratórios de Aprendizagem sob demanda sobre medição de inversores e acionamentos de motores trifásicos de alta potência com um osciloscópio de 8 canais de alta resolução ou um analisador de acionamentos de motores. Exploraremos tudo, desde medições estáticas e dinâmicas de linhas CA até o desempenho mecânico do motor e muito mais!

Sondagem com osciloscópio em eletrônica de potência

Os projetos de eletrônica de potência apresentam desafios inerentes de medição. A seleção e o uso adequados da ponta de prova são cruciais para a segurança do operador, do equipamento e do dispositivo sob teste, além de influenciarem significativamente a precisão da medição.

Como se tornar um especialista em testes de integridade de energia (série de 8 partes)

As redes de distribuição de energia (PDNs) exigem um projeto cuidadoso para garantir excelente integridade de energia, especialmente em projetos de alta velocidade. Junte-se à Teledyne LeCroy em nossa série de 8 partes, onde abordaremos desde os fundamentos dos testes de integridade de energia até tópicos avançados, com diversas demonstrações ao vivo.

Por que os racks de energia dos data centers estão aumentando de 100 kW para 1 MW?

Aceleradores de IA e GPUs exigem significativamente mais energia do que processadores legados, aumentando a demanda de energia no nível do rack. Para suportar isso, as arquiteturas de rack estão sendo dimensionadas de acordo: um rack de 1 MW normalmente consiste em várias prateleiras de energia de aproximadamente 100 kW, cada uma contendo cerca de 6 fontes de alimentação (PSUs). Os níveis de potência individuais das PSUs aumentaram para cerca de 20 kW, em comparação com a faixa tradicional de 3.3 kW a 5 kW.

Por que a distribuição de corrente contínua (CC) em data centers está aumentando de 48 VCC para 800 VCC?

Os data centers de IA exigem níveis de potência significativamente mais altos em comparação com os data centers tradicionais. A distribuição tradicional de 48 Vdc resulta em correntes extremamente altas em níveis de potência elevados, o que aumentaria os custos de distribuição das barras de distribuição e as perdas. Para solucionar esse problema, o setor está migrando para arquiteturas de 800 Vdc, aproveitando abordagens de projeto comprovadas utilizadas em veículos elétricos. À medida que a densidade de potência continua a aumentar, espera-se que a distribuição CC dos data centers evolua para 1500 Vdc (uma tensão de entrada comumente usada em inversores fotovoltaicos solares de alta potência para concessionárias de energia).

Qual será o papel dos transformadores de estado sólido nos centros de dados de IA?

Os transformadores de estado sólido (SSTs) são conversores conectados à rede elétrica, que convertem a tensão CA de média tensão fornecida pela concessionária (10–34.5 kVca) em 800 Vcc para distribuição eficiente dentro da instalação. Sua arquitetura modular e multinível permite controle preciso de potência, maior eficiência e escalabilidade aprimorada, tornando-os ideais para futuros data centers de IA de alta potência. Seu uso também resolve problemas de prazo de entrega com transformadores convencionais de núcleo/bobina. 50/60 Transformadores de Hz.

Por que os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) estão se tornando mais importantes em data centers de IA?

À medida que a demanda por energia cresce para a faixa de gigawatts, os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) podem complementar os sistemas de alimentação ininterrupta (UPS) tradicionais, fornecendo energia de reserva, redução de picos de carga e serviços de suporte à rede elétrica. Os sistemas de baterias também ajudam os operadores a gerenciar a disponibilidade de energia e as restrições das concessionárias.

Por que os semicondutores de banda larga (SiC e GaN) estão sendo adotados em sistemas de conversão de energia para data centers?

Dispositivos de carbeto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN) permitem frequências de comutação mais altas, maior eficiência e densidade de potência superior em comparação com o silício tradicional. Essas vantagens ajudam a reduzir as perdas na conversão de energia e a melhorar a eficiência, além de apoiar a transição da indústria para arquiteturas de potência de alta tensão.

Será que os centros de dados eventualmente farão a transição para arquiteturas totalmente alimentadas por corrente contínua?

Eliminar múltiplos estágios de conversão CA/CC pode melhorar a eficiência e simplificar a distribuição de energia. À medida que a indústria adota a distribuição de 800 VCC e transformadores de estado sólido, arquiteturas totalmente alimentadas por CC estão sendo cada vez mais exploradas para instalações de IA de próxima geração.

Por que os centros de dados de IA exigem uma resposta transitória mais rápida das fontes de alimentação?

As GPUs de IA modernas podem gerar mudanças rápidas e significativas na demanda de energia. Projetos avançados de fontes de alimentação são necessários para manter a estabilidade da tensão, melhorar a eficiência e suportar o comportamento dinâmico dos processadores de última geração.

Por que a qualidade da energia está se tornando cada vez mais crítica em data centers de IA?

As GPUs de IA são altamente sensíveis a flutuações de tensão, eventos transitórios e distúrbios de energia. O monitoramento avançado da qualidade da energia ajuda a garantir uma operação confiável, maximizar o tempo de atividade e evitar interrupções dispendiosas nas cargas de trabalho de treinamento e inferência de IA.

Por que os data centers de IA estão integrando energia renovável e microrredes?

As cargas de trabalho de IA estão criando uma demanda sem precedentes por energia elétrica, muitas vezes excedendo a capacidade da rede local. A geração renovável, o armazenamento de energia no local e as microrredes ajudam a melhorar a disponibilidade de energia, reduzir a dependência da rede e apoiar as metas de sustentabilidade.

Será que os centros de dados com IA estão explorando a distribuição de energia de 1500 Vdc?

À medida que a demanda por energia continua a aumentar, ultrapassando 1 MW por rack, tensões de distribuição mais elevadas podem reduzir a corrente, minimizar as perdas nos condutores e melhorar a eficiência geral da distribuição de energia. Muitos especialistas consideram 1500 Vdc um potencial próximo passo em relação às arquiteturas de 800 Vdc atuais. Não por acaso, 1500 Vdc também é utilizado como tensão de entrada em inversores fotovoltaicos de grande escala.

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