Opis projektu
Rewolucyjne komponenty magnetyczne dla modułów regulatorów napięcia
Komponenty magnetyczne, takie jak cewki indukcyjne i transformatory, są niezbędne w większości urządzeń elektronicznych i odgrywają istotną rolę w konwerterach mocy wykorzystujących częstotliwości 100–500 kHz. Niestety komponenty te są nieporęczne i pomimo możliwości dostosowania częstotliwości przełączania w celu zmniejszenia ich rozmiaru, ta alternatywa pociąga za sobą znaczne straty mocy. Utrudnia to wysiłki zmierzające do ich miniaturyzacji, integracji lub optymalizacji. Dlatego też finansowany przez ERBN projekt H3PMAG ma na celu opracowanie zintegrowanych, wydajnych komponentów magnetycznych zoptymalizowanych do stosowania w modułach regulatorów napięcia znajdujących się w wysokowydajnych systemach obliczeniowych. W tym celu skupi się na badaniu nowych materiałów magnetycznych, w tym materiałów przewodzących i nanogranularnych substancji magnetycznych, a także integracji komponentów, aby opracować niezbędne technologie i techniki.
Cel
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
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
2800 Kongens Lyngby
Dania