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10 kW im Tablet-Format

Vicor steigt ins AC/DC-Business ein

5. November 2018, 14:28 Uhr | Engelbert Hopf

Eine Leistung von 10 kW bei einer Ausgangsspannung von 48 V DC stellt das Tablet-große AC/DC-Wandlermodul RFM mit einem Wirkungsgrad von 96 Prozent bei Volllast zur Verfügung.

Dr. Patrizio Vinciarelli, Gründer und CEO von Vicor, verblüfft die Stromversorgungsbranche einmal mehr mit einem besonderen »Baby«.

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Vicor bringt mit dem Power Tablet RFM einen 10-kW-AC/DC-Wandler auf den Markt, der Abmessungen von 24 × 15 × 1,5 cm3 aufweist und damit einen ähnlichen Formfaktor wie ein Tablet aufweist. Bei einer Abnahme im Bereich von einigen hunderttausend Stück sinkt der Watt-Preis für Anwendungen in Rechenzentren damit auf etwa 10 US-Cent. Mit der Vorstellung der RFM-Module steigt der bisher vor allem für kompakte, leistungsstarke DC/DC-Wandler bekannte Hersteller nun auch in den AC/DC-Modul-Markt ein.

Das RFM besitzt Power-Factor-Correction, einen geregelten sowie isolierten DC-Ausgang mit integriertem Filter sowie Fehlerschutz für redundanten Betrieb. Das Modul lässt sich so konfigurieren, dass es mit dem weltweiten dreiphasigen Wechselspannungsnetz von 200 bis 480 V AC zu betreiben ist. Unter Volllast arbeitet das Modul mit einem Wirkungsgrad von 96 Prozent und bietet eine Leistungsdichte von 300 W/Inch3. Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen ist es damit möglich, mit 480 V AC bis in das Rack zu gehen. Über den genaueren inneren Aufbau der RFM-Wandler hüllt sich das Unternehmen noch in Schweigen, es darf aber wohl davon ausgegangen werden, dass die verwendeten Einzelmodule in ähnlicher Weise hergestellt werden wie im Fall der DCM-Gleichwandlermodule von Vicor.

Leistungen wie diese werden heute in Rechenzentren gefordert. Lag die Leistung eines Server-Racks noch vor einigen Jahren bei 20 kW, bewegen sich die Werte heute pro Rack zwischen 100 und 150 kW. Vier parallelgeschaltete RFMs mit einer Eingangstrennschaltung, der Gleichrichtung sowie Hold-up-Kondensatoren auf der 48-V-Seite können in einem 1U-Gehäuse 40 kW liefern. Mit dem nun verwendeten 48-V-Bus im Rack minimieren sich nach Angaben von Vicor die Verteilungsverluste gegenüber bisherigen 12-V-DC-Bus-Lösungen um den Faktor 16. Neben Rechenzentren haben sich bei Vicor inzwischen aber auch die ersten Interessenten aus der Industrie gemeldet; so haben unter anderem Anwender aus dem Bereich Hochleistungslaser ebenfalls Interesse an leistungsstarken Lösungen dieser Art.

Dazu bietet das RFM-Power-Tablet-Gehäuse ein technisch ausgeklügeltes thermisches Management, das es erlaubt, die Wandler in nichtleitenden Kühlflüssigkeiten zu betreiben. Damit bieten die Tablet-Format-AC/DC-Wandler die technischen Voraussetzungen für High-Power-Server-Racks in herausfordernden Applikationen wie HPC, Inferenz und Lernen im Bereich künstlicher Intelligenz.

48-V- sowie 54-V-DC-Busspannungen sind nach Darstellung von Vicor die sich abzeichnenden Standards in High-Power-Racks, da sie geringere Durchschnitte verwenden und im Gegensatz zu den bisherigen 12-V-DC-Bussystemen wesentlich geringere Leitungsverluste aufweisen. In Kombination mit dem 48-V-Power-on-Package (PoP) und 48-V-Direct-to-PoL-Lösungen von Vicor ermöglicht das RFM kompakte und effiziente Komplettlösungen für Stromversorgungslösungen vom Drei-Phasen-Netz bis hinab zur Versorgung eine KI-Prozessors mit weniger als 1 V. Mit dem 10-kW-Power-Tablet-RFM bringt Vicor nun Anfang nächsten Jahres das erste einer Serie neuer ein- sowie dreiphasiger AC/DC-Module mit Leistungen von 150 bis 15 kW auf den Markt.

Für seine visionäre Führungsrolle bei der Entwicklung hocheffizienter, hochleistungsdichter Leistungswandler-Komponenten für dezentrale Stromversorgungssysteme hat die IEEE Dr. Patrizio Vinciarelli vor Kurzem den William E. Newell Power Electronics Award zugesprochen. Als namentlich genannter Urheber von 151 US-Patenten führten seine Entwicklungen zu neuen Stromverteilungsarchitekturen, Zero-Current-Switching (ZCS) und Zero-Voltage-Switching (ZVS) sowie neuartigen Gehäusetechnologien.

Seine Factorized-Power-Architecture (FPA) nutzte Strom-Vervielfachungsmodule, die effizient Hunderte von Ampere bei Spannungen von weniger als 1 V liefern können. Seine skalierbare Gehäusetechnologie CHiP (Converter Housed in Package) hat ein höheres Maß an Effizienz und Dichte von Stromversorgungssystemen möglich gemacht.