В стойках серверов ИИ наблюдаются скачки напряжения и падения напряжения на шине постоянного тока на уровне миллисекунд (обычно 1–50 мс) во время быстрого переключения между нагрузками обучения и вывода. Компания NVIDIA в своей конструкции стойки питания GB300 NVL72 указывает, что ее стойка питания интегрирует компоненты хранения энергии и работает с контроллером для достижения быстрого сглаживания переходных процессов в питании на уровне стойки (см. ссылку [1]).
В инженерной практике использование «гибридного суперконденсатора (LIC) + BBU (Battery Backup Unit)» для формирования буферного слоя позволяет разделить «переходную характеристику» и «кратковременное резервное питание»: LIC отвечает за компенсацию на уровне миллисекунд, а BBU — за переключение на уровне секунд и минут. В данной статье представлен воспроизводимый подход к выбору для инженеров, список ключевых показателей и пунктов проверки. На примере YMIN SLF 4.0V 4500F (сопротивление ESR отдельного блока ≤ 0,8 мОм, непрерывный ток разряда 200 А, параметры следует искать в технической документации [3]) приводятся рекомендации по конфигурации и сравнительные данные.
Блоки питания BBU для стоек приближают функцию «сглаживания переходных процессов в электросети» к нагрузке.
Поскольку энергопотребление одной стойки достигает сотен киловатт, рабочие нагрузки ИИ могут вызывать скачки тока за короткое время. Если падение напряжения на шине превышает системный порог, это может привести к срабатыванию защиты материнской платы, ошибкам графического процессора или перезагрузкам. Для снижения пиковых нагрузок на вышестоящую систему электроснабжения и сеть, в некоторых архитектурах внедряются стратегии буферизации и управления энергией внутри стойки, позволяющие «поглощать и сбрасывать» скачки мощности локально внутри стойки. Основная идея этой конструкции заключается в следующем: переходные процессы следует сначала решать в месте, наиболее близком к нагрузке.
В серверах, оснащенных сверхмощными (киловаттного уровня) графическими процессорами, такими как NVIDIA GB200/GB300, основная задача, стоящая перед системами электропитания, сместилась от традиционного резервного питания к обработке кратковременных скачков напряжения на уровне миллисекунд и сотен киловатт. Традиционные решения резервного питания на основе свинцово-кислотных батарей страдают от узких мест в скорости отклика и плотности мощности из-за присущих им задержек химических реакций, высокого внутреннего сопротивления и ограниченных возможностей динамического приема заряда. Эти узкие места стали ключевыми факторами, ограничивающими повышение вычислительной мощности и надежности системы в одностоечных системах.
Таблица 1: Схема расположения трехуровневого гибридного режима накопления энергии в блоке BBU стойки (табличная схема)
| Сторона груза | Автобус DC | ЛИК (гибридный суперконденсатор) | BBU (аккумулятор/накопитель энергии) | ИБП/ВН постоянного тока |
| Шаг мощности видеокарты/материнской платы (уровень в миллисекундах) | Напряжение шины постоянного тока Падение напряжения/Пульсации | Локальная компенсация. Типичное время отклика: 1-50 мс. Высокоскоростной заряд/разряд. | Краткосрочное поглощение на уровне второй минуты (разработано в соответствии с системой) | Долгосрочный уровень энергоснабжения в минутах (в соответствии с архитектурой центра обработки данных) |
Эволюция архитектуры
От «резервного питания от батареи» до «трехуровневого гибридного режима хранения энергии»
Традиционные резервные блоки питания (BBU) в основном используют батареи для хранения энергии. В условиях дефицита энергии, длящегося миллисекунды, батареи, ограниченные кинетикой химической реакции и эквивалентным внутренним сопротивлением, часто реагируют медленнее, чем конденсаторные накопители энергии. Поэтому в стоечных решениях начали применять многоуровневую стратегию: «LIC (кратковременное питание) + BBU (кратковременное питание) + UPS/HVDC (длительное питание)»:
LIC, подключенный параллельно вблизи шины постоянного тока: обеспечивает компенсацию мощности на уровне миллисекунд и поддержку напряжения (высокоскоростная зарядка и разрядка).
BBU (аккумулятор или другой источник энергии): обеспечивает переключение на резервный режим работы на уровне секунд или минут (система, предназначенная для резервного питания).
Источники бесперебойного питания/системы HVDC для центров обработки данных: обеспечивают длительное бесперебойное электроснабжение и регулирование напряжения в сети.
Такое разделение труда позволяет отделить «быстрые переменные» от «медленных переменных»: стабилизация системы при одновременном снижении долгосрочной нагрузки и требований к техническому обслуживанию накопителей энергии.
Подробный анализ: Почему YMIN?Гибридные суперконденсаторы?
Гибридный суперконденсатор LIC (литий-ионный конденсатор) от компании ymin структурно сочетает в себе высокие энергетические характеристики конденсаторов с высокой плотностью энергии электрохимической системы. В сценариях компенсации переходных процессов ключевым фактором для выдерживания нагрузки является: выдача необходимой энергии в пределах целевого Δt и подача достаточно большого импульсного тока в пределах допустимого диапазона повышения температуры и падения напряжения.
Высокая выходная мощность: При резких изменениях нагрузки на графический процессор или колебаниях напряжения в электросети традиционные свинцово-кислотные батареи, из-за низкой скорости химической реакции и высокого внутреннего сопротивления, быстро теряют способность к динамическому заряду, что приводит к неспособности реагировать за миллисекунды. Гибридный суперконденсатор может мгновенно компенсировать потери в течение 1-50 мс, после чего обеспечивается резервное питание от резервного блока питания (BBU) на уровне минут, гарантируя стабильное напряжение шины и значительно снижая риск сбоев материнской платы и графического процессора.
Оптимизация объема и веса: При сравнении «эквивалентной доступной энергии (определяемой диапазоном напряжения V_hi→V_lo) + эквивалентного переходного диапазона (Δt)» решение с буферным слоем на основе литий-ионных аккумуляторов обычно значительно уменьшает объем и вес по сравнению с традиционными системами резервного питания от батарей (уменьшение объема примерно на 50–70%, уменьшение веса примерно на 50–60%, типичные значения не являются общедоступными и требуют проверки в рамках проекта), освобождая место в стойке и ресурсы воздушного потока. (Конкретный процент зависит от технических характеристик, конструктивных элементов и решений по отводу тепла сравниваемого объекта; рекомендуется проверка в рамках конкретного проекта.)
Улучшение скорости зарядки: литий-ионные конденсаторы обладают высокой скоростью зарядки и разрядки, а скорость их перезарядки, как правило, выше, чем у аккумуляторных батарей (улучшение скорости более чем в 5 раз, достигающее почти десятиминутной быстрой зарядки; источник: сравнение гибридных суперконденсаторов с типичными значениями свинцово-кислотных батарей). Время перезарядки определяется запасом мощности системы, стратегией зарядки и тепловым режимом. Рекомендуется использовать «время, необходимое для перезарядки до V_hi» в качестве приемлемого показателя в сочетании с оценкой многократного импульсного повышения температуры.
Длительный срок службы: литий-ионные конденсаторы обычно демонстрируют более длительный срок службы и меньшие требования к техническому обслуживанию в условиях высокочастотной зарядки и разрядки (1 миллион циклов, более 6 лет службы, примерно в 200 раз больше, чем у традиционных свинцово-кислотных батарей; источник: сравнение гибридных суперконденсаторов с типичными свинцово-кислотными батареями). Срок службы и предельные значения повышения температуры зависят от конкретных технических условий и условий испытаний. С точки зрения полного жизненного цикла это помогает снизить эксплуатационные расходы, затраты на техническое обслуживание и затраты, связанные с отказами.
Рисунок 2: Схема гибридной системы хранения энергии:
Литий-ионный аккумулятор (уровень секунд/минут) + литий-ионный конденсатор (буфер миллисекундного уровня)
Созданный на основе японской микросхемы Musashi CCP3300SC (3,8 В 3000 Ф), используемой в эталонном дизайне NVIDIA GB300, этот модуль отличается более высокой плотностью емкости, более высоким напряжением и большей емкостью согласно общедоступным спецификациям: рабочее напряжение 4,0 В и емкость 4500 Ф, что обеспечивает более высокое накопление энергии в отдельных ячейках и более мощные буферные возможности в рамках того же размера модуля, гарантируя бескомпромиссную скорость отклика на уровне миллисекунд.
Основные параметры гибридных суперконденсаторов серии YMIN SLF:
Номинальное напряжение: 4,0 В; Номинальная емкость: 4500F
Внутреннее сопротивление постоянного тока/ЭСС: ≤0,8 мОм
Постоянный разрядный ток: 200 А
Диапазон рабочего напряжения: 4,0–2,5 В
Использование гибридного решения на основе суперконденсаторов и локального буфера BBU от YMIN позволяет обеспечить компенсацию высокого тока в шине постоянного тока в течение миллисекунд, повышая стабильность напряжения шины. По сравнению с другими решениями с той же доступной энергией и переходным диапазоном, буферный слой обычно уменьшает занимаемое пространство и высвобождает ресурсы стойки. Он также лучше подходит для высокочастотной зарядки и разрядки и требований к быстрому восстановлению, снижая нагрузку на техническое обслуживание. Конкретные характеристики должны быть проверены в соответствии со спецификациями проекта.
Руководство по выбору: Точное соответствие сценарию
В условиях чрезвычайно высоких вычислительных мощностей в области искусственного интеллекта инновации в системах электропитания имеют решающее значение.Гибридный суперконденсатор YMIN SLF 4.0V 4500FБлагодаря своей надежной запатентованной технологии, компания предлагает высокопроизводительное и высоконадежное решение для буферного слоя BBU отечественного производства, обеспечивающее базовую поддержку стабильной, эффективной и интенсивной непрерывной эволюции центров обработки данных для ИИ.
Если вам требуется подробная техническая информация, мы можем предоставить: технические характеристики, данные испытаний, таблицы выбора области применения, образцы и т. д. Пожалуйста, также предоставьте ключевую информацию, такую как: напряжение шины, ΔP/Δt, габариты помещения, температура окружающей среды и характеристики срока службы, чтобы мы могли оперативно предоставить рекомендации по конфигурации.
Раздел вопросов и ответов
В: Нагрузка на графический процессор сервера ИИ может увеличиться на 150% за миллисекунды, и традиционные свинцово-кислотные батареи не справляются. Каково конкретное время отклика литий-ионных суперконденсаторов YMIN, и как вам удается обеспечить такую быструю поддержку?
A: Гибридные суперконденсаторы YMIN (SLF 4.0V 4500F) основаны на принципах физического накопления энергии и обладают чрезвычайно низким внутренним сопротивлением (≤0,8 мОм), что позволяет мгновенно разряжать их с высокой скоростью в диапазоне 1-50 миллисекунд. Когда внезапное изменение нагрузки на графический процессор вызывает резкое падение напряжения на шине постоянного тока, он может высвободить большой ток практически без задержки, напрямую компенсируя мощность шины и тем самым давая время для включения и включения резервного источника питания, обеспечивая плавный переход напряжения и предотвращая вычислительные ошибки или сбои оборудования, вызванные падением напряжения.
Краткое содержание в конце этой статьи
Области применения: Подходит для резервных блоков питания (BBU) серверов ИИ на уровне стойки в сценариях, когда шина постоянного тока подвергается скачкам напряжения/падениям напряжения миллисекундного масштаба; применима к архитектуре локального буфера «гибридный суперконденсатор + BBU» для стабилизации напряжения шины и компенсации переходных процессов при кратковременных отключениях электроэнергии, колебаниях в сети и внезапных изменениях нагрузки на графический процессор.
Основные преимущества: Быстрый отклик на уровне миллисекунд (компенсация переходных процессов от 1 до 50 мс); низкое внутреннее сопротивление/высокая токовая нагрузка, повышающая стабильность напряжения шины и снижающая риск неожиданных перезапусков; поддержка высокоскоростной зарядки и разрядки, а также быстрой подзарядки, сокращающая время восстановления резервного питания; более подходит для условий высокочастотной зарядки и разрядки по сравнению с традиционными аккумуляторными решениями, что помогает снизить нагрузку на техническое обслуживание и общие затраты за весь жизненный цикл.
Рекомендуемая модель: YMIN Square Hybrid Supercapacitor SLF 4.0V 4500F
Сбор данных (технические характеристики/протоколы испытаний/образцы):
Официальный сайт: www.ymin.com
Телефон технической поддержки: 021-33617848
Список использованных источников (общедоступные источники)
[1] Официальный публичный технический блог NVIDIA: Введение в GB300 NVL72 (Power Shelf) — сглаживание переходных процессов на уровне стойки/накопление энергии
[2] Публичные отчеты СМИ/учреждений, таких как TrendForce: GB200/GB300, связанные с заявлениями в LIC и информацией о цепочке поставок
[3] Компания Shanghai YMIN Electronics предоставляет «Технические характеристики гибридного суперконденсатора SLF 4.0V 4500F».
Дата публикации: 20 января 2026 г.