Mga transient power gaps sa antas ng millisecond sa mga AI server rack BBU: Bakit mas angkop ang isang "hybrid supercapacitor (LIC) + BBU"?

Ang mga AI server rack ay nakakaranas ng mga millisecond-level (karaniwang 1–50 ms) na power surge at mga pagbaba ng boltahe ng DC bus habang mabilis na lumilipat sa pagitan ng mga training at inference load. Binanggit ng NVIDIA, sa disenyo ng GB300 NVL72 power rack nito, na ang power rack nito ay nagsasama ng mga bahagi ng imbakan ng enerhiya at gumagana kasama ang isang controller upang makamit ang mabilis na transient power smoothing sa antas ng rack (tingnan ang sanggunian [1]).

Sa pagsasagawa ng inhinyeriya, ang paggamit ng isang "hybrid supercapacitor (LIC) + BBU (Battery Backup Unit)" upang bumuo ng isang kalapit na buffer layer ay maaaring maghiwalay sa "transient response" at "short-term backup power": ang LIC ay responsable para sa millisecond-level compensation, at ang BBU ay responsable para sa second-to-minute-level takeover. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng isang reproducible selection approach para sa mga inhinyero, isang listahan ng mga pangunahing indicator, at mga item sa pag-verify. Kung kukunin ang YMIN SLF 4.0V 4500F (single-unit ESR≤0.8mΩ, continuous discharge current 200A, ang mga parameter ay dapat sumangguni sa specification sheet [3]) bilang isang halimbawa, nagbibigay ito ng mga mungkahi sa configuration at suporta sa comparative data.

Inilalapit ng mga rack BBU power supply ang "transient power smoothing" sa karga.

Habang umaabot sa daan-daang kilowatts ang single-rack power consumption, ang mga AI workload ay maaaring magdulot ng pagtaas ng kuryente sa maikling panahon. Kung ang pagbaba ng boltahe ng bus ay lumampas sa threshold ng system, maaari itong mag-trigger ng proteksyon ng motherboard, mga error sa GPU, o mga pag-restart. Upang mabawasan ang mga peak impact sa upstream power supply at sa grid, ang ilang arkitektura ay nagpapakilala ng mga estratehiya sa energy buffering at control sa loob ng rack power rack, na nagpapahintulot sa mga pagtaas ng kuryente na "ma-absorb at mailabas nang lokal" sa loob ng rack. Ang pangunahing mensahe ng disenyo na ito ay: ang mga transient na problema ay dapat munang tugunan sa lokasyon na pinakamalapit sa load.

Sa mga server na may mga ultra-high-power (kilowatt-level) na GPU tulad ng NVIDIA GB200/GB300, ang pangunahing hamon na kinakaharap ng mga power system ay lumipat mula sa tradisyonal na backup power patungo sa paghawak ng mga transient power surge sa millisecond at daan-daang kilowatt na antas. Ang mga tradisyonal na solusyon sa backup power ng BBU, na nakasentro sa mga lead-acid na baterya, ay dumaranas ng mga bottleneck sa bilis ng pagtugon at power density dahil sa likas na pagkaantala ng kemikal na reaksyon, mataas na internal resistance, at limitadong kakayahan sa pagtanggap ng dynamic charge. Ang mga bottleneck na ito ay naging pangunahing mga salik na pumipigil sa pagpapabuti ng single-rack computing power at pagiging maaasahan ng system.

Talahanayan 1: Eskematikong diagram ng lokasyon ng three-level hybrid energy storage mode sa rack BBU (diagram ng talahanayan)

Ebolusyon ng Arkitektura

Mula sa "Battery Backup" patungo sa "Three-Tier Hybrid Energy Storage Mode"

Ang mga tradisyunal na BBU ay pangunahing umaasa sa mga baterya para sa pag-iimbak ng enerhiya. Dahil sa kakulangan ng kuryente sa antas ng millisecond, ang mga baterya, na limitado ng kinetics ng reaksyong kemikal at katumbas na panloob na resistensya, ay kadalasang hindi gaanong mabilis na tumutugon kumpara sa pag-iimbak ng enerhiya na nakabatay sa capacitor. Samakatuwid, ang mga solusyon sa rack-side ay nagsimulang gumamit ng isang tiered na estratehiya: "LIC (transient) + BBU (short-time) + UPS/HVDC (long time)":

Ang LIC na konektado nang parallel malapit sa DC Bus: humahawak sa millisecond-level na power compensation at voltage support (high-rate charging at discharging).

BBU (baterya o iba pang imbakan ng enerhiya): humahawak sa pangalawa hanggang minutong antas ng pagkuha (sistemang idinisenyo para sa tagal ng backup).

UPS/HVDC sa antas ng data center: humahawak sa pangmatagalang tuluy-tuloy na supply ng kuryente at regulasyon sa grid-side.

Pinaghihiwalay ng paghahati-hating ito ng paggawa ang "mabibilis na baryabol" at "mabagal na baryabol": pinapanatiling matatag ang bus habang binabawasan ang pangmatagalang stress at presyon sa pagpapanatili sa mga yunit ng imbakan ng enerhiya.

Malalim na Pagsusuri: Bakit YMINMga Hybrid Supercapacitor?

Pinagsasama ng hybrid supercapacitor LIC (Lithium-ion Capacitor) ng ymin ang mga katangian ng mataas na lakas ng mga capacitor sa mataas na densidad ng enerhiya ng isang electrochemical system. Sa mga sitwasyon ng transient compensation, ang susi sa pagtitiis ng load ay: ang pag-output ng kinakailangang enerhiya sa loob ng target na Δt, at paghahatid ng sapat na malaking pulse current sa loob ng pinapayagang saklaw ng pagtaas ng temperatura at pagbaba ng boltahe.

Mataas na Output ng Lakas: Kapag biglang nagbago ang load ng GPU o nagbabago-bago ang power grid, ang mga tradisyunal na lead-acid na baterya, dahil sa kanilang mabagal na rate ng kemikal na reaksyon at mataas na internal resistance, ay nakakaranas ng mabilis na pagkasira sa kanilang kakayahan sa pagtanggap ng dynamic charge, na nagreresulta sa kawalan ng kakayahang tumugon sa loob ng milliseconds. Ang hybrid supercapacitor ay maaaring kumpletuhin ang agarang compensation sa loob ng 1-50ms, na susundan ng minutong backup na kuryente mula sa BBU backup power supply, na tinitiyak ang matatag na boltahe ng bus at makabuluhang binabawasan ang panganib ng pag-crash ng motherboard at GPU.

Pag-optimize ng Dami at Timbang: Kapag inihahambing ang "katumbas na magagamit na enerhiya (tinutukoy ng V_hi→V_lo voltage window) + katumbas na transient window (Δt)," ang solusyon ng LIC buffer layer ay karaniwang nakakabawas nang malaki sa dami at timbang kumpara sa tradisyonal na backup ng baterya (pagbabawas ng dami ng humigit-kumulang 50%–70%, pagbawas ng timbang ng humigit-kumulang 50%–60%, ang mga karaniwang halaga ay hindi pampublikong magagamit at nangangailangan ng pag-verify ng proyekto), na nagpapalaya sa espasyo sa rack at mga mapagkukunan ng daloy ng hangin. (Ang partikular na porsyento ay depende sa mga detalye, mga bahagi ng istruktura, at mga solusyon sa pagpapakalat ng init ng pinaghahambing na bagay; inirerekomenda ang pag-verify na partikular sa proyekto.)

Pagpapabuti ng Bilis ng Pag-charge: Ang LIC ay nagtataglay ng mataas na antas ng kakayahan sa pag-charge at pag-discharge, at ang bilis ng pag-recharge nito ay karaniwang mas mataas kaysa sa mga solusyon sa baterya (pagpapabuti ng bilis nang higit sa 5 beses, na nakakamit ng halos sampung minutong mabilis na pag-charge; pinagmulan: hybrid supercapacitor kumpara sa karaniwang mga halaga ng lead-acid na baterya). Ang oras ng pag-recharge ay tinutukoy ng power margin ng sistema, diskarte sa pag-charge, at thermal design. Inirerekomenda na gamitin ang "oras na kinakailangan upang mag-recharge sa V_hi" bilang isang sukatan ng pagtanggap, na sinamahan ng paulit-ulit na pagsusuri ng pagtaas ng temperatura ng pulso.

Mahabang cycle life: Karaniwang nagpapakita ang LIC ng mas mahabang cycle life at mas mababang mga kinakailangan sa pagpapanatili sa ilalim ng mga kondisyon ng high-frequency charge at discharge (1 milyong cycle, mahigit 6 na taon ng lifespan, humigit-kumulang 200 beses kaysa sa tradisyonal na lead-acid na baterya; pinagmulan: Hybrid supercapacitors kumpara sa karaniwang lead-acid na baterya). Ang cycle life at mga limitasyon sa pagtaas ng temperatura ay napapailalim sa mga partikular na detalye at mga kondisyon sa pagsubok. Mula sa isang buong perspektibo ng lifecycle, nakakatulong ito na mabawasan ang mga gastos sa operasyon at pagpapanatili at pagkabigo.

Pigura 2: Eskematiko ng Sistema ng Pag-iimbak ng Hybrid Energy:

Baterya ng Lithium-ion (antas ng ikalawang minuto) + Lithium-ion Capacitor LIC (buffer ng antas ng millisecond)

Batay sa Japanese Musashi CCP3300SC (3.8V 3000F) ng NVIDIA GB300 reference design, ipinagmamalaki nito ang mas mataas na densidad ng kapasidad, mas mataas na boltahe, at mas mataas na kapasidad sa mga pampublikong detalye nito: isang 4.0V operating voltage at isang 4500F na kapasidad, na nagreresulta sa mas mataas na single-cell energy storage at mas malakas na kakayahan sa buffering sa loob ng parehong laki ng module, na tinitiyak ang walang kompromisong tugon sa antas ng millisecond.

Mga pangunahing parametro ng mga hybrid supercapacitor ng seryeng YMIN SLF:

Rated Boltahe: 4.0V; Nominal na Kapasidad: 4500F

Panloob na Paglaban/ESR ng DC: ≤0.8mΩ

Patuloy na Kasalukuyang Paglabas: 200A

Saklaw ng Boltahe sa Operasyon: 4.0–2.5V

Gamit ang hybrid supercapacitor-based BBU local buffer solution ng YMIN, maaari itong magbigay ng mataas na current compensation sa DC bus sa loob ng isang millisecond window, na nagpapabuti sa katatagan ng boltahe ng bus. Kung ikukumpara sa ibang mga solusyon na may parehong available energy at transient window, ang buffer layer ay karaniwang nakakabawas ng espasyo at nakakapagpalaya ng mga rack resources. Mas angkop din ito para sa high-frequency charging at discharging at mga kinakailangan sa mabilis na pagbawi, na nakakabawas sa maintenance pressure. Dapat i-verify ang partikular na performance batay sa mga detalye ng proyekto.

Gabay sa Pagpili: Tumpak na Pagtutugma sa Senaryo

Sa pagharap sa matinding hamon ng AI computing power, napakahalaga ng inobasyon sa mga sistema ng power supply.YMIN's SLF 4.0V 4500F hybrid supercapacitor, gamit ang matibay at mapagkakatiwalaang teknolohiya nito, ay nagbibigay ng mataas na pagganap, lubos na maaasahang solusyon sa BBU buffer layer na gawa sa loob ng bansa, na nagbibigay ng pangunahing suporta para sa matatag, mahusay, at masinsinang patuloy na ebolusyon ng mga AI data center.

Kung kailangan mo ng detalyadong teknikal na impormasyon, maaari kaming magbigay ng: mga datasheet, datos ng pagsubok, mga talahanayan ng pagpili ng aplikasyon, mga sample, atbp. Mangyaring magbigay din ng mahahalagang impormasyon tulad ng: boltahe ng bus, ΔP/Δt, mga sukat ng espasyo, temperatura ng paligid, at mga detalye ng habang-buhay upang mabilis kaming makapagbigay ng mga rekomendasyon sa pagsasaayos.

Seksyon ng Tanong at Sagot

T: Ang GPU load ng isang AI server ay maaaring tumaas nang 150% sa loob lamang ng ilang millisecond, at hindi kayang sabayan ito ng mga tradisyonal na lead-acid na baterya. Ano ang tiyak na oras ng pagtugon ng mga YMIN lithium-ion supercapacitor, at paano mo nakakamit ang mabilis na suportang ito?

A: Ang mga YMIN hybrid supercapacitor (SLF 4.0V 4500F) ay umaasa sa mga prinsipyo ng pisikal na pag-iimbak ng enerhiya at may napakababang internal resistance (≤0.8mΩ), na nagbibigay-daan sa agarang high-rate discharge sa saklaw na 1-50 millisecond. Kapag ang isang biglaang pagbabago sa GPU load ay nagdulot ng matinding pagbaba sa DC bus voltage, maaari itong maglabas ng malaking kuryente nang halos walang pagkaantala, na direktang binabayaran ang bus power, kaya't nabibigyan ng oras ang backend BBU power supply upang gumising at pumalit, na tinitiyak ang maayos na paglipat ng boltahe at iniiwasan ang mga error sa computational o mga pag-crash ng hardware na dulot ng mga pagbaba ng boltahe.

Buod sa dulo ng artikulong ito

Mga Naaangkop na Senaryo: Angkop para sa mga AI server rack-level na BBU (Backup Power Units) sa mga senaryo kung saan ang DC bus ay nahaharap sa mga millisecond-level na transient power surge/voltage drop; naaangkop sa isang "hybrid supercapacitor + BBU" local buffer architecture para sa pag-stabilize ng boltahe ng bus at transient compensation sa ilalim ng mga panandaliang pagkawala ng kuryente, pagbabago-bago ng grid, at biglaang pagbabago sa load ng GPU.

Mga Pangunahing Bentahe: Mabilis na tugon sa antas ng millisecond (bumabawi para sa 1-50ms na transient window); mababang internal resistance/mataas na kakayahan sa kuryente, nagpapabuti sa katatagan ng boltahe ng bus at binabawasan ang panganib ng hindi inaasahang pag-restart; sumusuporta sa mataas na rate ng pag-charge at pagdiskarga at mabilis na pag-recharge, nagpapaikli sa oras ng pagbawi ng backup na kuryente; mas angkop para sa mga kondisyon ng high-frequency na pag-charge at pagdiskarga kumpara sa mga tradisyonal na solusyon sa baterya, na nakakatulong na mabawasan ang pressure sa pagpapanatili at kabuuang gastos sa lifecycle.

Inirerekomendang Modelo: YMIN Square Hybrid Supercapacitor SLF 4.0V 4500F

Pagkuha ng Datos (Mga Espesipikasyon/Mga Ulat sa Pagsubok/Mga Sample):

Opisyal na Website: www.ymin.com
Teknikal na Hotline: 021-33617848

Mga Sanggunian (Mga Pampublikong Pinagmulan)

[1] Opisyal na Impormasyon/Teknikal na Blog ng NVIDIA: Panimula sa GB300 NVL72 (Power Shelf) Rack-Level Transient Smoothing/Energy Storage

[2] Mga Pampublikong Ulat mula sa Media/Mga Institusyon tulad ng TrendForce: GB200/GB300 Mga Kaugnay na Aplikasyon ng LIC at Impormasyon sa Supply Chain

[3] Ang Shanghai YMIN Electronics ay nagbibigay ng “Mga Espesipikasyon ng SLF 4.0V 4500F Hybrid Supercapacitor”