Description du projet
Des composants magnétiques révolutionnaires pour les modules de régulation de tension
Les composants magnétiques, tels que les inductances et les transformateurs, sont indispensables à la plupart des dispositifs électroniques et jouent un rôle essentiel dans les convertisseurs de puissance utilisant des fréquences de 100 à 500 kHz. Malheureusement, ces composants sont encombrants et, malgré la possibilité d’ajuster les fréquences de commutation pour réduire leur taille, cette alternative entraîne une perte de puissance considérable. Cette situation entrave les efforts de miniaturisation, d’intégration ou d’optimisation. Dans ce contexte, le projet H3PMAG, financé par le CER, cherche à développer des composants magnétiques intégrés et efficaces, optimisés pour être utilisés dans les modules de régulation de tension présents dans les systèmes de calcul à haute performance. Pour atteindre cet objectif, il se concentrera sur la recherche de nouveaux matériaux magnétiques, y compris des matériaux conducteurs et des substances magnétiques nanogranulaires, ainsi que sur l’intégration des composants, afin de mettre au point les technologies et les techniques nécessaires.
Objectif
Today’s magnetic components, such as inductors and transformers, in power converters operating at a low frequency of around 100-500 kHz are large compared to other electronic components. These components are a major constraint, limiting the miniaturization and integration of power electronic systems. Increasing the switching frequency can reduce the size of the magnetic components, but this is generally accompanied by significant power losses. I aim to address the fundamental challenges of magnetic components in the frequency range of 1 MHz to 10 MHz, and the main approach will be to reduce the power loss and the component size by creating unique and innovative solutions. My overall objective is to create novel magnetics technologies within conductor materials, nanogranular magnetic materials and component integration that, together with a new winding pattern technique, will enable creation of power converters with unprecedented power-efficiency and power-density. The specific target is to develop efficient, integrated magnetic components suitable for the voltage regulator modules (VRM) in high performance computing systems. I will demonstrate a new VRM converter that is 50 times smaller in size and 5% more efficient than current VRM products. Achieving successful outcomes will have a major impact on the power electronics infrastructure, with the potential to reduce energy waste significantly. To do this, the project’s research questions and hypotheses will be addressed through 5 objectives in 5 corresponding work packages:
1: Mitigation of high-frequency eddy-current winding loss by creating a novel hybrid material structure;
2: Design of new magnetic materials with nanoparticles for a low magnetic core loss;
3: Creation of new core geometries and winding schemes in magnetics integration to handle large current efficiently;
4: “All-in-one” passive components integration mixing the functions of magnetics and capacitors;
5:Experimental verification and demonstration
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
2800 Kongens Lyngby
Danemark