데이터센터 전력 변환 및 분배
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고체 변압기고체 변압기
베스 앤 업스베스 앤 업스
800Vdc 배전800Vdc 배전
PSUPSU
컴퓨팅 랙컴퓨팅 랙
서버서버
참고 자료참고 자료

데이터센터 전력 변환 인프라가 빠르게 진화하고 있습니다.

인공지능(AI) 데이터센터 구축이 가속화됨에 따라 전력 수요 충족, 효율성 향상, 배포 속도 향상, 학습 및 수요 급증 시 최대 전력 요구량 감소를 위한 혁신이 빠르게 진행되고 있습니다. 데이터센터 전력 변환 기술에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

  • 10~34.5kV 중전압 고체 변압기(SST)
  • 백업 및 피크 부하 감소를 위한 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)
  • 고출력용 800Vdc 전력 분배
  • 고효율 100kW 파워 셸프를 통해 1MW 랙 구성 가능

Teledyne LeCroy는 엔지니어들이 데이터 센터 전력 변환 인프라를 발전시키고 최적화할 수 있도록 지원합니다.

Teledyne LeCroy는 데이터 센터 전력 분배 분야에서 진행 중인 혁신을 잘 이해하고 있으며, 현재 및 차세대 데이터 센터 전력 변환 인프라를 제공하는 데 필요한 요구 사항을 충족하도록 최선을 다해 지원할 수 있습니다.

전력 공급원에서 컴퓨팅 랙(서버) 사용에 이르기까지 데이터 센터의 전력 분배를 보여주는 선 그림.
데이터센터용 전력 변환 시스템에 사용되는 임베디드 시스템을 테스트하는 엔지니어들.
데이터센터 전력 변환 제품 테스트에 사용되는 테스트 및 측정 제품입니다.

시장 수요

엔지니어에게 필요한 것

Teledyne LeCroy가 제공하는 것

데이터센터 증설 속도가 비용 효율적인 전력 조달 및 공급 능력을 앞지르고 있습니다. 하이퍼스케일러와 공급/비용 제약으로 인해 새로운 데이터센터 전력 변환 시스템의 도입이 빠르게 진행되고 있습니다. 데이터센터 설계 시 고려 사항은 다음과 같습니다.

  • AI 학습 요구 사항을 충족하고 피크 수요 요금 발생을 방지하기 위해 즉각적인 대응이 가능한 현장 발전 및/또는 백업 전력 시스템을 통합합니다.
  • 데이터센터 전력 분배 효율 개선을 통해 비용 및 전력 부하를 최소화합니다.
  • 비용을 최소화하거나 전력 공급 밀도를 높이기 위해 전력 분배 전압을 높입니다.
  • 긴 납기 기간이 필요한 부품들을 더 적고 성능이 향상된 통합형 전력 변환 시스템으로 대체

데이터 센터 전력 변환에 대한 요구가 증가함에 따라 생태계 전반의 엔지니어들이 모여 데이터 센터 전력 분배 방식을 재구상하고 재설계하고 있습니다. 여기에는 하이퍼스케일 데이터 센터 엔지니어, 전력 변환 장비 공급업체 및 전력 반도체 제조업체의 엔지니어가 포함됩니다.

  • 하이퍼스케일 데이터센터의 엔지니어와 기술 설계자는 효율성을 극대화하고 운영 에너지 비용을 최소화해야 합니다.
  • 소자 엔지니어는 광대역 밴드갭 소자에 대한 소자 특성 측정 작업을 수행해야 합니다.
  • 인버터 분야 엔지니어는 고체 변압기(SST), DC-DC 컨버터, 전원 공급 장치 또는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)용 모듈형 다단계 컨버터를 설계해야 합니다.
  • 시스템 엔지니어는 3상 또는 1상 전체 시스템의 동적 전력 성능 또는 효율을 측정해야 합니다.

Teledyne LeCroy는 MOSFET/IGBT 소자 테스트부터 인버터 하위 섹션 테스트, 전체 전력 변환 시스템 분석에 이르기까지 모든 유형의 전력 변환 테스트(kV~µV, MW~mW)를 위한 오실로스코프, 프로브 및 응용 소프트웨어를 제공합니다.

고체 변압기(SST)

SST(솔리드 스토리지 기술)는 연구실 개념에서 생산 현실로 빠르게 발전해 왔습니다. 이 기술은 데이터 센터 구축 속도를 높이고, 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)과 기본적으로 연동되며, 데이터 센터의 전력 손실을 줄여줍니다.

  • 개발 단계에서 최종 검증 전에 전력망 입력에서 직류 출력까지의 전체 변환 효율을 측정합니다.
  • 피크 부하 또는 부하 차단 이벤트에 대한 동적 응답 시간을 반도체 소자 스위칭 주기 이내 또는 그보다 짧은 시간 내에 측정합니다. 50/60 Hz 전력 사이클
  • 모듈형 다단계 인버터 하위 섹션 간의 상호 관계를 테스트합니다.
  • 정적인 스냅샷을 넘어, 매우 역동적인 운영 주기 속에서 효율성과 운영 상태를 측정하십시오.

배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 및 무정전 전원 시스템(UPS)

전력 회사와 공공 서비스 위원회(PSC)는 하이퍼스케일 데이터 센터를 위한 새로운 고전력 전력망 연결에 대해 반발하고 있으며, 이로 인해 상호 연결 지연과 과도한 피크 부하 요금이 발생하고 있습니다. 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 이러한 문제를 완화해 줍니다.

  • SST 및 데이터 센터 수요와 연계하여 BESS 상호 작용 및 응답 시간을 측정/검증합니다.
  • 반도체 소자의 스위칭 주기 단일 범위 내에서 또는 그보다 짧은 시간 내에 전력 조절 동작을 이해합니다. 50/60 Hz 전력 사이클
  • 급격한 부하 변화와 정전 사태를 다른 시스템 동작과 연관시켜 분석합니다.
  • 직류 출력에 대해 고조파 분석을 실시합니다.

800 VDC 전력 분배 버스

데이터 센터는 비용 절감, 효율성 향상 및 전기 자동차 아키텍처에서 보편화되고 있는 전압 표준화를 위해 더 높은 전압의 DC 버스를 사용하도록 설계되고 있습니다.

  • 최대 1000A의 직류-교류 과도 전류를 측정합니다.RMS 최대 1.5MHz 대역폭을 지원합니다. 고정밀 전류 프로브
  • 고전압 직류 측정 고속 과도 현상을 1% 정확도로 처리하고 높은 방사 방출 억제 성능(최상의 CMRR 성능)을 제공합니다.
  • 직류 버스의 고조파 오염을 다른 장비, 전원 또는 부하와 연관시키십시오.

전원 공급 장치(PSU)

하이퍼스케일 데이터 센터에는 80 PLUS Titanium 효율 등급의 전원 공급 장치가 필요하며, 이는 OCP(Open Compute Project)를 통해 널리 채택되고 있습니다.

  • 설계 초기 단계에서 효율, 역률(PF)(AC-DC 설계의 경우) 및 총 고조파 왜곡(THD)을 측정하여 최종 검증 전에 성능을 최적화하십시오.
  • 동적 부하 조건에서 실시간 설계 피드백을 획득합니다.
  • 전력 반도체 소자의 스위칭 주기만큼 짧은 시간 간격 내에서 제어 활동과 전력 이벤트를 연관시킵니다.

컴퓨트 랙 48V에서 12V DC-DC 컨버터 전원 공급

AI 데이터 센터의 전력 소비량이 증가함에 따라 손실이 증폭되어 48V 전력 아키텍처는 더욱 엄격한 효율성 요구에 직면하고 있으며, 최고 효율을 위해 48V 변환 체인의 모든 단계를 최적화해야 할 필요성이 대두되고 있습니다.

  • 48V GaN DC-DC 변환 시스템을 가장 정확하게 특성화합니다.
  • 최대 1000A의 직류-교류 과도 전류를 측정합니다.RMS 최대 1.5MHz 대역폭을 지원합니다. 1000A 전류 프로브
  • 업계 유일의 60V 공통 모드 프로브 이러한 유형의 측정에 최적화되어 있으며, 0.5%의 이득 정확도를 제공합니다.

서버 마더보드의 PDN 및 전원 무결성

LeCroy의 고화질 오실로스코프(HDO®), 프로브 및 소프트웨어 옵션은 다양한 부하 또는 부하 해제 조건에서 전원 레일의 모든 것을 캡처하고 분석할 수 있는 최상의 기능을 제공합니다.

  • 전력 무결성 분석
  • 단일 또는 다중 레일에 대한 PDN 노이즈 및 스펙트럼 분석
  • 디지털 전력 관리 IC(PMIC) 특성화
  • 저드롭아웃(LDO) 및 스위칭 조정기 측정
  • 파워 레일 프로브 및 노이즈 측정


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참고 자료

기술 문서

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웨비나

자주 묻는 질문

제목

이중 펄스 검사(DPT)에 권장되는 Teledyne LeCroy 장비 목록

 데이터시트

5분 만에 최고의 고전압 오실로스코프 프로브를 고르는 방법

고전압 오실로스코프 프로브를 선택해야 하시나요? 너무 많은 선택지 때문에 혼란스러우신가요? Teledyne LeCroy는 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 되는 온라인 도구인 고전압 프로브 선택 가이드를 제공합니다. 고려해야 할 기본 사항을 아래에서 확인해 보세요.

 응용 노트
고전압 차동(HVD) 프로브 – 탁월한 성능
GaN MOSFET 및 SiC IGBT용 DL-ISO 프로브
오실로스코프를 이용한 주파수 응답 분석(보드 선도)
1000A 오실로스코프 전류 프로브
Teledyne LeCroy – 전류 프로브
DPT-AUTOMATION 소프트웨어를 이용한 자동화된 이중 맥박 검사
데이터센터 전력 인프라 동향 및 테스트 - 전원 공급 장치(PDU 및 PSU)

Teledyne LeCroy와 함께 데이터 센터 전력 분배 인프라에 대해 알아보고, 데이터 센터의 효율적이고 안정적인 운영을 보장하는 데 전력 변환 제품이 얼마나 중요한 역할을 하는지 살펴보세요. 특히 서버에 DC 전원을 공급하는 PDU/PSU 제품 테스트에 중점을 둘 예정입니다.

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48V 전력 변환 테스트를 위한 모범 사례

이번 웨비나에서는 48V 전력 변환 시스템의 검증 및 디버깅을 위한 신제품, 모범 사례 및 측정 기술에 대해 설명합니다.

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GaN 및 SiC 소자에 대한 이중 펄스 테스트(DPT) 수행 방법

Teledyne LeCroy와 함께 질화갈륨(GaN) 및 탄화규소(SiC) 전력 반도체 소자에 대한 이중 펄스 테스트(Double Pulse Testing) 시연을 살펴보세요. 측정 전에 고려해야 할 다양한 안전 조치와 캡처된 파형에서 얻을 수 있는 정보에 대해 자세히 알아보세요.

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3상 전력 및 모터 마스터 6부작 웨비나 시리즈

모터 드라이브 분석 실력을 한 단계 업그레이드하세요! Teledyne LeCroy와 함께하는 온디맨드 학습 랩 시리즈에서 8채널 고해상도 오실로스코프 또는 모터 드라이브 분석기를 사용하여 고출력 3상 모터 인버터 및 드라이브 시스템을 측정하는 방법을 알아보세요. 정적 및 동적 AC 라인 측정부터 모터 기계적 성능 등 모든 것을 다룹니다!

전력 전자 분야에서 오실로스코프 프로빙

전력 전자 설계에는 본질적으로 측정상의 어려움이 있습니다. 적절한 프로브 선택 및 사용은 작업자, 장비 및 DUT의 안전에 매우 중요하며 측정 정확도에도 큰 영향을 미칩니다.

전력 무결성 테스트 전문가가 되는 방법 (8부작 시리즈)

전력 분배 네트워크(PDN)는 특히 고속 설계에서 탁월한 전력 안정성을 보장하기 위해 세심한 설계가 필요합니다. Teledyne LeCroy와 함께하는 8부작 시리즈에 참여하여 전력 안정성 테스트의 기초부터 고급 주제까지 다양한 실시간 시연을 통해 알아보세요.

데이터센터 전력 랙의 용량이 100kW에서 1MW로 증가하는 이유는 무엇일까요?

AI 가속기와 GPU는 기존 프로세서보다 훨씬 더 많은 전력을 필요로 하므로 랙 수준에서 전력 수요가 증가합니다. 이를 지원하기 위해 랙 아키텍처도 그에 맞춰 확장되고 있습니다. 일반적으로 1MW 랙은 여러 개의 약 100kW 전력 랙으로 구성되며, 각 랙에는 약 6개의 전원 공급 장치(PSU)가 포함됩니다. 개별 PSU의 전력 용량은 기존의 3.3kW~5kW 범위에서 약 20kW까지 증가했습니다.

데이터센터 DC 전압이 48Vdc에서 800Vdc로 증가하는 이유는 무엇입니까?

AI 데이터 센터는 기존 데이터 센터에 비해 훨씬 높은 전력 수준을 요구합니다. 기존의 48Vdc 배전 방식은 높은 전력 수준에서 매우 높은 전류를 발생시켜 모선 배전 비용과 손실을 증가시킵니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 업계는 전기 자동차에 사용되는 검증된 설계 방식을 활용하여 800Vdc 아키텍처로 전환하고 있습니다. 전력 밀도가 계속 증가함에 따라 데이터 센터의 DC 배전 방식은 1500Vdc(대출력 유틸리티 규모 태양광 발전 인버터에 일반적으로 사용되는 입력 전압)까지 발전할 것으로 예상됩니다.

AI 데이터 센터에서 고체 변압기는 어떤 역할을 할까요?

고체 변압기(SST)는 계통 연계형 변환기로, 전력망에서 공급되는 중전압 교류(10~34.5kVac)를 800V 직류로 변환하여 시설 내에서 효율적인 전력 배분을 가능하게 합니다. 모듈식 다단계 구조 덕분에 정밀한 전력 제어, 높은 효율성, 향상된 확장성을 제공하여 미래의 고출력 AI 데이터 센터에 적합합니다. 또한 기존 코어/코일 변압기의 경우 발생하는 납기 문제를 해결할 수 있습니다. 50/60 Hz 변압기.

인공지능 데이터센터에서 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)이 점점 더 중요해지는 이유는 무엇일까요?

전력 수요가 기가와트(GW) 규모로 증가함에 따라, 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 백업 전력 제공, 피크 부하 분산, 계통 지원 서비스 등을 통해 기존 무정전 전원 공급 시스템(UPS)을 보완할 수 있습니다. 또한, 배터리 시스템은 운영자가 전력 가용성과 전력 회사 사정에 따른 제약을 관리하는 데에도 도움을 줍니다.

데이터센터 전력 변환 시스템에 광대역 밴드갭 반도체(SiC 및 GaN)가 채택되는 이유는 무엇일까요?

탄화규소(SiC) 및 질화갈륨(GaN) 소자는 기존 실리콘 소자에 비해 더 높은 스위칭 주파수, 향상된 효율, 그리고 더 높은 전력 밀도를 가능하게 합니다. 이러한 장점은 전력 변환 손실을 줄이고 효율을 개선하는 동시에 업계가 고전압 전력 아키텍처로 나아가는 추세를 뒷받침합니다.

데이터 센터는 결국 완전히 DC 전원 방식의 아키텍처로 전환될까요?

AC/DC 변환 단계를 여러 개 제거하면 효율성을 높이고 전력 분배를 단순화할 수 있습니다. 업계에서 800Vdc 배전 및 고체 변압기를 채택함에 따라 차세대 AI 시설을 위한 완전 DC 전원 아키텍처에 대한 연구가 점차 활발해지고 있습니다.

AI 데이터 센터가 전원 공급 장치의 더 빠른 과도 응답 속도를 요구하는 이유는 무엇일까요?

최신 AI GPU는 전력 수요에 급격하고 상당한 변화를 일으킬 수 있습니다. 전압 안정성을 유지하고 효율성을 향상시키며 차세대 프로세서의 동적인 동작을 지원하려면 고급 전원 공급 장치 설계가 필요합니다.

AI 데이터 센터에서 전력 품질이 점점 더 중요해지는 이유는 무엇일까요?

AI GPU는 전압 변동, 과도 현상 및 전력 교란에 매우 민감합니다. 고급 전력 품질 모니터링은 안정적인 작동을 보장하고 가동 시간을 극대화하며 AI 학습 및 추론 워크로드에 대한 비용이 많이 드는 중단을 방지하는 데 도움이 됩니다.

AI 데이터 센터가 재생 에너지와 마이크로그리드를 통합하는 이유는 무엇일까요?

AI 워크로드는 전례 없는 전력 수요를 창출하여 종종 지역 전력망 용량을 초과하고 있습니다. 재생 에너지 발전, 현장 에너지 저장 장치 및 마이크로그리드는 에너지 가용성을 개선하고 전력망 의존도를 줄이며 지속 가능성 목표를 지원하는 데 도움이 됩니다.

AI 데이터 센터에서 1500Vdc 전력 분배 방식을 검토하고 있을까요?

랙당 전력 수요가 1MW를 넘어 계속 증가함에 따라, 더 높은 배전 전압은 전류를 줄이고 도체 손실을 최소화하며 전반적인 전력 공급 효율을 향상시킬 수 있습니다. 많은 전문가들은 1500Vdc를 현재의 800Vdc 아키텍처를 뛰어넘는 차세대 기술로 보고 있습니다. 우연의 일치가 아니게도, 1500Vdc는 대규모 태양광 발전 인버터의 입력 전압으로도 사용됩니다.

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