Енергетска електроника и управљање напајањем

Енергетска електроника настала је седамдесетих година прошлог века. Пре тога, људи су то називали променљива тренутна технологија или технологија претварања енергије. Развијен је из технологије исправљања 1940 -их и 1950 -их. Рано у овој индустрији постоје Кси [ГГ] #39; Истраживачки институт за исправљаче, велике фабрике исправљача широм земље, Међународна компанија за исправљаче у Сједињеним Државама итд. Претходник Кси [ГГ] #39; Истраживачког института за исправљаче, Истраживачка лабораторија за полупроводнике Института за истраживање електричне опреме Министарства машина је најранија јединица која се бави снабдевањем полупроводника у Кини. Међународна компанија за исправљаче, основана 1947. године, такође се сматра најранијом полупроводничком компанијом у Сједињеним Државама. Када се тиристор развије у велику породицу, када се постепено развијају неки уређаји са кратким временом искључивања или са лаким искључивањем, апликација претварача постепено се уздиже до доминантне апликације. У то време, академска заједница је предложила да би требало да постоји нова дисциплина за класификацију овог развоја. Дакле, постоји енергетска електроника у односу на информациону електронику. Први се бави информацијама, а други моћи. Више теорије аутоматског управљања и нове електронске технологије такође су уведене у ову тему. У то време смер примене био је усредсређен на индустријске примене, системе вуче возила и напајање, па су људи највише забринути због развоја смера велике снаге. На пример, иако су двосмерни тиристори широко коришћени у кућним апаратима, Кина је још 1970 -их година закључила развој двосмерних тиристора у правцу индустријске примене. Након тога се није развио у двосмерни тиристор за кућне апарате. Што се тиче полупроводника велике снаге, јаз између Кине и страних земаља није био велики. Због великих потреба Кине [ГГ] за инфраструктуром, у поређењу са страним земљама, полупроводнички уређаји велике снаге имају већу употребу у овој фази. Последњих година уведени су неки велики пројекти, што је додатно смањило јаз са страним земљама. Ово је аспект развоја енергетске електронике. То би такође могао бити главни аспект којем је друштво за електронску електронику увек придавало значај. Након успона уређаја типа МОС почетком 1980-их, након више од десет година развоја, енергетска електроника покрила је више других области, попут индустрије 4Ц (комуникација, рачунар, потрошачки електрични апарати, аутомобили за аутомобиле). У овом тренутку, напредак његове технологије мање наглашава величину снаге, већ се фокусира на пружање овим индустријама ефикаснијих, малих и лаких извора енергије. Ако кажемо да електроника велике снаге наглашава систем извођења, електроника мале снаге наглашава напајање. Ако микроелектронику упоредимо са мозгом, велика електроника наглашава улогу руку и стопала, док електроника мале снаге наглашава улогу срца. Друштво за снабдевање електричном енергијом наше земље ће природно посветити више пажње улози потоњег. Али оба припадају енергетској електроници. Верујем да ће оба друштва бринути о развоју енергетске електронике у два аспекта. Укратко, то је двадесетогодишњи развој различитих тиристора, који је поставио чврсте темеље за развој енергетске електронике у индустрији, вожњи и енергетским системима. Тако се формира енергетска електроника. Након тога, различити уређаји типа МОС доживели су две деценије развоја, што је такође поставило чврсте темеље за развој 4Ц индустрије. Нека технологија енергетске електронике буде велики корак напред. Тренутно, услед даље интеграције микроелектронике и енергетске електронике, енергетски полупроводнички уређаји предузимају трећи корак, који се може манифестовати у следећа три аспекта: 1) Производња чипова нових енергетских полупроводничких уређаја све више користи чипове са интегрисаним колом. Технологија, другим речима, енергетски полупроводнички уређаји усвајају субмикронску технологију и развијају се у правцу дубоких субмикрона. Сада би требало променити концепт да су енергетски полупроводнички уређаји само технологија ниског нивоа. Наравно, производња енергетских полуводичких уређаја није користила најнапреднију технологију ИЦ процеса године, али су те разлике омогућиле употребу јефтиније опреме, чиме су смањени трошкови производње, што је врло важно за развој енергетских полуводичких уређаја. 2) Не само технологија чипова, већ се и технологија паковања полупроводничких уређаја за напајање приближава интегрисаним колима. У последњих неколико година, жаришта за паковање интегрисаних кола била су употреба БГА (Балл Грид Арраи) и МЦМ (Мулти-Цхип Модуле) технологија, које су постепено постале методе паковања које су усвојили нови енергетски полупроводнички уређаји. На пример, ИР [ГГ] #39; с ФлипФЕТ и иПОВИР користе БГА технологију, а иПОВИР је такође најтипичнија МЦМ технологија. Наравно, полупроводнички уређаји за напајање имају веће захтеве за одвођење топлоте од интегрисаних кола. Двострано одвођење топлоте уобичајено у тиристорској амбалажи у прошлости се сада први пут користи у МОС уређајима. ДирецтФЕТ је пример за то. Што се тиче ДирецтФЕТ -а, овај чланак ће га укратко упознати. 3) Нови тренд је да се полуводички уређаји и интегрисана кола често комбинују у истом чипу или истом пакету. Другим речима, функционалнији управљачки део и део напајања или заштитни круг су комбиновани у једном уређају. У прошлости, интегрисана кола за напајање на која се људи позивају углавном се односе на високонапонска погонска кола, односно интегрисана кола која се користе за погон високонапонских МОСФЕТ-ова или ИГБТ-ова. Међутим, тренутно је произведена класа интегрисаних кола и сродних уређаја за напајање који се називају управљање напајањем. Напон можда није висок, али је функција управљања знатно побољшана. Најтипичнији су неки уређаји у ДЦ-ДЦ апликацијама. Стога је концепт да се енергетски уређаји односе само на дискретне уређаје доживео темељну промену. На пример, напредни уређаји повезани са ИЦ или са посебним функцијама које производи ИР надмашили су конвенционалне дискретне уређаје и даље се развијају у правцу производње [ГГ] система. [ГГ] куот; Постоји изрека да ће производња напредних уређаја, попут система и ИЦ -а, постати главни ослонац у будућности. У таквом развојном процесу појам Управљање напајањем постаје све чешћи. Формулација управљања напајањем у иностранству постала је прилично популарна, посебно у индустрији енергетске електронике везаној за индустрију 4Ц. Учесталост његовог појављивања је чак и већа од оне оригиналне енергетске електронике. Неки страни произвођачи често себе називају стручњацима за управљање енергијом. У ствари, нема контрадикција у овом погледу, јер је управљање напајањем само нова формулација у одређеним областима у тренутној фази развоја енергетске електронике. У поређењу са енергетском електроником, управљање напајањем наглашава [ГГ] управљање. [ГГ] куот; Наглашава функцију контроле овог аспекта. Реч Снага може значити снагу, електричну енергију или снагу. Менаџмент се такође може схватити као управљање или обрада. Због тога може бити много врста кинеских превода. Међутим, четири кинеска слова за управљање напајањем појавила су се у Кини много пута, што може додати неке проблеме стандардном језику. Међутим, многи страни термини имају свој развојни процес и често се појављују многи нови термини. Морали бисмо дубље разумети појаву ових нових термина из техничке перспективе. Претварање енергије (Повер Цонверсион) је некада било готово синоним за енергетску електронику. Страни часопис је једном променио наслов Повер Елецтроницс у Повер Цонверсион анд Интеллигент Мотион (ПЦИМ). Али претварање енергије не може [ГГ] #39; све укључивати управљање напајањем у енергетској електроници. Као што су подешавање фактора снаге* и регулатор ниског испадања (ЛДО) итд. ЛДО се широко користи у напајању рачунара као подешавање и стабилизација напона малог опсега. То је ИЦ и такође укључује уређаје за напајање. На пример, у АЦ-ДЦ напајању може постојати уређај за напајање са ПВМ-ом и укључивањем нултог напона, што је такође ИЦ. Зове се Интегрисани прекидач у ИЦ. Ово су типични примери комбинације ИЦ и уређаја за напајање. Овог пролећа, на првом састанку и изложби ПЦИМ [ГГ] #39; одржаном у Кини, једном сам представио извештај о ДирецтФЕТ -у у име колеге ИР. Ово је ново место за ИР. Желео бих овде да дам кратак увод у овај уређај. Као што сви знате, већ постоји много уређаја за напајање који користе површинско монтирање. Али ти облици паковања углавном следе оригинално паковање интегрисаних кола. Стога, из перспективе расипања топлоте, није нужно најпогоднији за енергетске уређаје. ДирецтФЕТ је први пут да је двострано расипање топлоте енергетских уређаја уведено у уређаје за површинску монтажу. Величина ДирецтФЕТ-а еквивалентна је кућишту СО-8, али је отпор самог кућишта само 0,1 милиохм, док је СО-8 1,5 милиохма. Због тога се густина струје уређаја удвостручује, а површина плоче се смањује за 50% у поређењу са оригиналним кућиштем СО-8. Синхрони претварач напона састављен од пара ДирецтФЕТ -ова (контролни ФЕТ и синхрони ФЕТ) може да обезбеди 30 ампера струје на 1,3 волти. Резултујући систем напајања задовољава захтеве управљања енергијом најновијег 64-битног процесора Интел Итаниум2. Погледајте слику 1 за изглед ДирецтФЕТ -а. На слици су приказане двије стране уређаја, једна страна може видјети капију и два изворна излазна дијела, они ће бити директно лемљени на плочи. Друга страна је бакарни поклопац, који је одвод, а друга страна која може да одводи топлоту. Слика 2 приказује пресјек ДирецтФЕТ-а, тако да можете јасније разумјети његову структуру. За оне који су навикли на уређаје велике снаге, осећаће се као нов: ДирецтФЕТ је величине само 5к6,35к0,7 мм. Овај уређај ће се користити у врхунским преносним рачунарима, модулима напонске модулације сервера, радних станица и хостова и напредним комуникационим и системима података. Желео бих да укратко представим комбинацију ИЦ и уређаја за напајање у модулима за напајање на крају овог чланка. Може се рећи да је ово комбинација микроелектронике и енергетске електронике за већу снагу. Свима је познат ИПМ, ИГБТ модул са интелигенцијом који се обично користи у клима уређајима. То је заправо ИГБТ модул са ИЦ управљачким програмом. Тренутно ажурирани модули појављују се један за другим, формирајући велику породицу према различитим потребама. На пример, ПИ-ИПМ се односи на програмабилни и изоловани ИПМ. У овом модулу се користи ДСП, а софтвер се може писати. У будућности ћу дати посебан увод овој великој породици.