EN
БЪРЗИ ВРЪЗКИ
Познаването на високото напрежение интегрирани схеми (ИС) управлява напрежението и тока е наистина важно, когато става въпрос за ефективно управление на енергията. Когато се работи с приложения с висока мощност, интегралната схема трябва да може да се справя с определени нива на напрежение и количества ток. Ако интегралната схема не е подходяща за задачата, устройствата могат напълно да излязат от строя. Организации като IEEE са създали стандарти, които помагат да се определят тези технически характеристики. Повечето интегрални схеми с висока мощност са проектирани да работят с напрежения някъде между само няколко волта чак до стотици волта. Обхватът на управление на тока обикновено започва от около няколко милиампера и достига до няколко ампера, в зависимост от приложението. Този обхват им позволява правилно функциониране в днешните сложни електрически системи, където изискванията за мощност се променят значително.
Това колко ефективно се преобразува енергията прави голямата разлика, когато става въпрос за представянето и издръжливостта на тези високомощни интегрални схеми с течение на времето. Когато преобразуването се случва ефективно, губената енергия е по-малко, което означава, че се отделя по-малко топлина вътре в устройството и, разбира се, нещата просто имат тенденция да траят по-дълго. Според някои индустриални доклади, които сме виждали напоследък, съвременните силови ИС достигат около 90% ефективност или дори по-висока, което ги поставя начело, когато се сравнява спестяването на енергия в различни високомощни приложения. Въпреки че това не само помага за намаляване на разходите по сметките за ток, по-добра ефективност всъщност допринася и за намаляване на общото потребление на енергия, което прави операциите по-екологични, без да се увеличават разходите.
В приложенията с високомощни интегрални схеми, микроконтролерите са от съществено значение за постигането на необходимото ниво на контрол, за да се управляват правилно системните операции. Когато тези контролери се интегрират в системата, те дават възможност на инженерите точно да следят и настройват параметрите, което повишава както производителността, така и ефективността на процесите. Опитът в индустрията показва, че използването на интегрирани микроконтролери дава далеч по-добри резултати по отношение на точността и надеждността в сравнение с работата с отделни компоненти. Още едно голямо предимство е, че комбинирането на всички елементи спестява време по време на фазата на проектиране, като същото време намалява физическото пространство, необходимо на полупроводниковите чипове. Това прави високомощните интегрални схеми по-ефективни в различни приложения и като цяло осигурява по-добри изходни резултати, без всичкия допълнителен труд.
Управлението на топлината остава едно от най-важните неща при проектирането на високомощни интегрални схеми, особено като се има предвид, че производителите постоянно търсят по-малки и по-ефективни електронни компоненти. Без добри начини за отвеждане на излишната топлина, представянето на схемите пада и надеждността става проблем. Най-често използваният подход включва неща като топлинни виите, минаващи през платките, големи медни площи, които действат като радиатори, и плоските метални пласти, които наричаме топлинни разпръсквачи. Всички тези елементи помагат за отвеждане на топлината от местата, където тя може да повреди чувствителни части в електрониката. Вземете например този пример от списанието Journal of Electronics Cooling: когато инженери добавили медни топлинни разпръсквачи към някои високомощни схеми, те установили, че пиковите температури паднали с около 30 градуса по Целзий. Такъв контрол върху температурата осигурява безопасно функциониране на компонентите, което означава по-дълъг живот на продукта и по-добро представяне в различни приложения в практиката.
Изборът на материали прави всичката разлика, когато става въпрос как интегралните схеми понасят топлината. Материали, които провеждат топлината много добре – като нитрида на алуминия или онези модни диамантени композити, често са фаворити, защото се справят с топлината далеч по-добре в сравнение с другите опции. Вижте например проучвания от Центъра за термичен менджмънт, според които диамантените композити предават топлината около пет пъти по-ефективно в сравнение с по-старите материали като силиция. Изборът на правилните материали помага топлината да се разпределя равномерно по цялата платка и поддържа устройствата работещи надеждно дори когато температурите се променят. За всеки, който проектира високомощни интегрални схеми, правилният избор на материал е по същество задължителен, ако иска продуктите им да останат хладни и буквално, и в преносен смисъл.
Когато оборудването работи в продължение на дълги периоди, добро охлаждане става абсолютно необходимо. Вентилаторите и радиаторите извършват по-голямата част от работата, когато става въпрос за отстраняването на излишната топлина, която се натрупва след часове на работа. Анализът на това, което се случва в реални условия с мощни електронни компоненти, ни разкрива нещо важно относно начина, по който работят тези методи за охлаждане. Вземете предвид един тест, при който съставят сериозна изчислителна система с няколко висококачествени медни радиатора, комбинирани с принудително въздушно охлаждане. Резултатите? Около 40 процента по-дълъг период на работа, преди температурата да започне да става прекалено висока. Доста впечатляващо число, въпреки че някои може да спорят дали това си струва инвестицията, в зависимост от приложението. Въпреки това, не може да се отрече, че основните техники за охлаждане остават сред най-добрите начини за поддържане на дълготрайно добро представяне на системите, без те да се повредят.
SACOH LNK306DG-TL се отличава при управлението на захранването, което го прави почти стандартен избор за всички видове високомощни приложения в наши дни. Наистина уникалната черта на тази интегрална схема е нейния малък размер. Инженерите обичат да работят с нея, защото могат да я поставят на онези тесни места, където по-големите компоненти просто няма да сработят. Чипът се справя със захранването изключително добре благодарение на някоя си специална транзисторна технология вътре, която поддържа всичко да работи гладко, без прекъсвания. Много хора в индустрията говорят за тази част напоследък. Много инженери, които са я използвали, съобщават, че техните системи остават стабилни дори при тежки натоварвания и нямат проблеми с колебания на захранването, които да развалят оборудването им.
Това, което наистина отличава SACOH TNY288PG, е неговата стабилност дори когато условите на натоварване се променят постоянно, което обяснява защо толкова много инженери избират тази интегрална схема за управление на двигатели за своите проекти. В основата си чипът използва напреднала транзисторна технология с микроконтролер, която осигурява гладко функциониране и висока точност при изпълнението на управляващите функции. SACOH е публикувала множество резултати от реални тестове, които показват колко надеждна остава тази компонента в различни работни среди. Техници, работещи със системи за индустриална автоматизация, постоянно отбелязват отличното стабилно представяне на TNY288PG, особено при условие, че тези системи изискват непрекъснато стабилна работа ден след ден без изключение.
SACOH TOP243YN се отличава по отношение на бързите времена на отклик, което е нещо наистина важно за оборудване, което управлява високи нива на мощност. Проектиран специално за бърза обработка на сигнали и ефективен мениджмънт на енергия, този чип позволява на електронните системи да отговарят почти мигновено на необходимите действия. При сравняване с подобни полупроводникови чипове на пазара, тестовете показват отново и отново, че TOP243YN реагира по-бързо в сравнение с повечето конкуренти. За всеки, който работи с машинария, изискваща реакции в рамките на части от секундата, като онези големи автоматизирани фабрики, които работят със сънливи линии денонощно, притежаването на такава разлика в производителността може да означава разликата между гладко функциониране и скъпи закъснения в бъдеще.
Днешните полупроводникови чипове са проектирани така, че да издържат на почти всичко, което природата може да им изпрати. Те са достатъчно издръжливи, за да издържат на всевъзможни сурови условия. Благодарение на подобрения в материалите и по-добри проекти на чиповете през годините, тези малки енергични центрове продължават да работят, независимо от вида на времето, на което са изложени. Говорим за всичко – от леденостуденото в Антарктика до изгарящата жега в пустинните райони, където температурите просто скочват. Инженерни отчети потвърждават това. Чиповете не се предават лесно, когато се използват в заводи и други изискани места. Погледнете реални примери и ще откриете, че някои чипове все още работят правилно след излагане на температури до 125 градуса по Целзий или падане под нулата до около минус 40 градуса по Целзий. Такава производителност в такъв широк диапазон показва колко надеждни са днешните полупроводници в различни ситуации.
Когато модерните полупроводникови чипове се комбинират с биполярни преходни транзистори транзистори (BJT), наблюдаваме реално подобрение както в производителността, така и в ефективността на различни електронни системи. Магията се случва, защото BJT могат да поемат значителни токове, докато интегралните схеми добавят собствените си предимства в скоростта и консумацията на енергия. Тази комбинация върши чудеса при изпълнението на сложни задачи като усилване на сигнали и бързи комутиращи операции. Поглеждайки какво индустрията е установила чрез тестване, постигнатото подобрение е доста впечатляващо, когато тези компоненти работят заедно. Някои проучвания сочат към скок в ефективността с около 40% в определени конфигурации. Подобни постижения са от голямо значение в области, където всяка частица от ефективност има значение, особено в телекомуникационното оборудване и при проектирането на компютърни хардуерни решения, където надеждността среща изискванията на спецификациите.
Технологията на GaN силовите интегрални схеми изглежда ще направи големи успехи в близко бъдеще, поради това, че работи значително по-добре в сравнение с по-стари технологии и заема далеч по-малко пространство. Виждаме признаци, че производителите се насочват към приложения, при които се изисква по-голяма мощност, побираща се в по-малки пространства, а GaN изглежда готова да предизвикат промени, когато става въпрос за икономия на енергия. Известни имена в полупроводниковата индустрия като Infineon и Texas Instruments неотдавна са правили прогнози за силни темпове на растеж за този пазарен сегмент. Анализът им сочи към това, че GaN чиповете ще заемат значителна дял от бизнеса, тъй като тези компоненти могат да управляват по-високи напрежения и токове, без да се нагреват или разрушават толкова лесно, колкото традиционните силиконови аналогове. Какво означава това? По-малки устройства с по-дълъг живот на батерията във всичко от смартфони до електрически превозни средства, вероятно няма да се забавят, докато компаниите започнат да приемат тази по-нова технология.
