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Advanced Magnetic Components for High-Efficiency and High-Power-Density Converters

Descrizione del progetto

Rivoluzione dei componenti magnetici per i moduli regolatori di tensione

I componenti magnetici, quali induttori e trasformatori, sono fondamentali per la maggior parte dei dispositivi elettronici e svolgono un ruolo essenziale nei convertitori elettrici che utilizzano frequenze di 100-500 kHz. Purtroppo questi componenti sono ingombranti e, nonostante la possibilità di regolare le frequenze di commutazione per ridurne le dimensioni, questa alternativa comporta una notevole perdita di potenza. Questo ostacola i tentativi volti a miniaturizzarli, integrarli o ottimizzarli. In questo contesto, il progetto H3PMAG, finanziato dal CER, è volto a sviluppare componenti magnetici integrati ed efficienti, ottimizzati per essere impiegati nei moduli regolatori di tensione presenti nei sistemi di calcolo ad alte prestazioni. Per raggiungere questo obiettivo, si concentrerà sulla ricerca di nuovi materiali magnetici, tra cui materiali conduttori e sostanze magnetiche nanogranulari, nonché sull’integrazione dei componenti, per sviluppare le tecnologie e le tecniche necessarie.

Obiettivo

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

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-COG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET
Contributo netto dell'UE
€ 1 998 736,00
Indirizzo
ANKER ENGELUNDS VEJ 101
2800 Kongens Lyngby
Danimarca
Regione
Danmark Hovedstaden Københavns omegn
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 998 736,00

Beneficiari (1)