यह जानना कि उच्च शक्ति कैसे कार्य करती है एकीकृत सर्किट (आईसी) वोल्टेज और करंट को संभालने में वास्तव में महत्वपूर्ण है जब ऊर्जा को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने की बात आती है। उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के साथ काम करते समय, आईसी को निश्चित वोल्टेज स्तरों और करंट की मात्रा को संभालने में सक्षम होना चाहिए। यदि आईसी कार्य के लिए उपयुक्त नहीं है, तो उपकरण पूरी तरह से विफल हो सकते हैं। आईईईई जैसे संगठनों ने मानक तैयार किए हैं जो यह निर्धारित करने में मदद करते हैं कि ये विनिर्देश क्या होने चाहिए। अधिकांश उच्च शक्ति वाले आईसी का निर्माण केवल कुछ वोल्ट से लेकर सैकड़ों वोल्ट तक के वोल्टेज के साथ काम करने के लिए किया जाता है। करंट संभालने की सीमा आमतौर पर लगभग कुछ मिलीएम्पियर से शुरू होती है और अनुप्रयोग के आधार पर कई एम्पियर तक जाती है। यह सीमा आज के जटिल विद्युत प्रणालियों में उन्हें ठीक से कार्य करने की अनुमति देती है जहां शक्ति की मांग व्यापक रूप से भिन्न होती है।
यह निर्धारित करता है कि उच्च शक्ति वाले इंटीग्रेटेड सर्किट कितनी अच्छी तरह से कार्य करते हैं और समय के साथ उनका जीवनकाल कैसा रहता है, कि शक्ति का रूपांतरण कितना प्रभावी ढंग से होता है। जब रूपांतरण की प्रक्रिया अधिक दक्षता से होती है, तो ऊर्जा की बर्बादी कम होती है, जिसका अर्थ है कि उपकरण के भीतर कम गर्मी उत्पन्न होती है और सामान्य रूप से चीजें अधिक समय तक चलती हैं। हाल ही में हमने कुछ उद्योग रिपोर्ट्स में देखा है कि आधुनिक शक्ति आईसी लगभग 90% या उससे अधिक की दक्षता तक पहुंच रहे हैं, जो विभिन्न उच्च शक्ति अनुप्रयोगों में ऊर्जा बचत के मामले में उन्हें शीर्ष स्थान पर रखता है। बिजली के बिलों पर खर्च कम करने के अलावा, बेहतर दक्षता प्राप्त करने से वास्तव में कुल ऊर्जा उपयोग में कमी आती है, जिससे परिचालन अधिक हरित हो जाता है और साथ ही लागत भी नियंत्रण में रहती है।
उच्च शक्ति आईसी अनुप्रयोगों में, माइक्रोकंट्रोलर सिस्टम संचालन को उचित रूप से प्रबंधित करने के लिए आवश्यक नियंत्रण स्तर प्राप्त करने के लिए आवश्यक होते हैं। जब ये कंट्रोलर सिस्टम में एकीकृत किए जाते हैं, तो यह इंजीनियरों को सटीक रूप से मापदंडों की निगरानी और समायोजन करने की अनुमति देते हैं, जिससे प्रदर्शन और चीजों के संचालन में दक्षता बढ़ जाती है। उद्योग के अनुभव से पता चलता है कि अलग-अलग घटकों के साथ काम करने की तुलना में एकीकृत माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करने से सटीकता और विश्वसनीयता के मामले में बहुत बेहतर परिणाम प्राप्त होते हैं। एक अन्य बड़ा फायदा यह है कि सब कुछ एक साथ करने से डिज़ाइन चरण के दौरान समय बचता है, साथ ही अर्धचालक चिप्स पर आवश्यक भौतिक स्थान को भी कम किया जाता है। इससे विभिन्न अनुप्रयोगों में उच्च शक्ति आईसी का बेहतर प्रदर्शन होता है और सामान्य रूप से अतिरिक्त परेशानी के बिना उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादन प्राप्त होते हैं।
उच्च शक्ति वाले एकीकृत परिपथों (इंटीग्रेटेड सर्किट्स) के डिज़ाइन करते समय ऊष्मा का प्रबंधन करना एक महत्वपूर्ण विचार बना रहता है, विशेष रूप से इसलिए क्योंकि निर्माता छोटे और अधिक कुशल इलेक्ट्रॉनिक्स की ओर बढ़ रहे हैं। अतिरिक्त ऊष्मा को दूर करने के अच्छे तरीकों के बिना प्रदर्शन कम हो जाता है और विश्वसनीयता एक मुद्दा बन जाती है। सामान्य दृष्टिकोण में बोर्ड के माध्यम से चलने वाले थर्मल विया, हीट सिंक के रूप में कार्य करने वाले बड़े कॉपर क्षेत्रों और उन सपाट धातु की प्लेटों को शामिल किया जाता है जिन्हें हम हीट स्प्रेडर कहते हैं। ये सभी तत्व सर्किटरी के भीतर नाजुक हिस्सों को नुकसान पहुंचाने वाली ऊष्मा को दूर ले जाने में मदद करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स कूलिंग के जर्नल से इस उदाहरण पर विचार करें: जब इंजीनियरों ने कुछ उच्च शक्ति वाले सर्किट्स में कॉपर हीट स्प्रेडर जोड़े, तो उन्होंने अपनी चोटी के तापमान में लगभग 30 डिग्री सेल्सियस की गिरावट देखी। इस तरह का तापमान नियंत्रण घटकों को सुरक्षित रूप से संचालित करने में मदद करता है, जिसका अर्थ है लंबे समय तक चलने वाले उत्पाद और क्षेत्र में विभिन्न अनुप्रयोगों में बेहतर समग्र प्रदर्शन।
हम किस तरह के सामग्री का चयन करते हैं, इससे यह तय होता है कि इंटीग्रेटेड सर्किट ताप को कैसे संभालते हैं। वे सामग्री जो ताप को बहुत अच्छी तरह से सुचालित करती हैं, जैसे एल्यूमीनियम नाइट्राइड या हीरे के संयोजित सामग्री, अक्सर पसंदीदा मानी जाती हैं क्योंकि वे अन्य विकल्पों की तुलना में बहुत बेहतर ताप प्रबंधन करती हैं। थर्मल मैनेजमेंट रिसर्च सेंटर के कुछ शोध पर एक नज़र डालें, जिसमें पाया गया कि हीरे की संयोजित सामग्री ताप को लगभग पांच गुना अधिक सुचालित करती है जबकि पुराने स्कूल की सामग्री जैसे सिलिकॉन की तुलना में। इन सही सामग्रियों का चयन सर्किट बोर्ड पर ताप को समुचित रूप से फैलाने में मदद करता है और उपकरणों को भी तापमान में उतार-चढ़ाव के बावजूद विश्वसनीय रूप से काम करने में सक्षम बनाता है। जो लोग उच्च शक्ति वाले आईसीज़ की डिज़ाइनिंग कर रहे हैं, उनके लिए यह सही सामग्री का चयन करना मूल रूप से आवश्यक है यदि वे अपने उत्पादों को दबाव में भी ठंडा रखना चाहते हैं, शाब्दिक और लाक्षणिक दोनों अर्थों में।
लंबे समय तक उपकरण चलाते रहने पर, अच्छा शीतलन पूरी तरह से आवश्यक हो जाता है। ऑपरेशन के घंटों बाद बनने वाली अतिरिक्त गर्मी को दूर करने के लिए प्रायः पंखे और हीट सिंक ही अधिकांश कार्य करते हैं। शक्तिशाली इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ वास्तविक स्थितियों में क्या होता है, इसकी जांच करने से हमें इन शीतलन विधियों के कार्य करने के तरीके के बारे में कुछ महत्वपूर्ण बातों का पता चलता है। एक परीक्षण को लें, जहां वे कुछ शीर्ष दर्जे के तांबे के हीट सिंक के साथ बाध्य वायु शीतलन का उपयोग करके एक गंभीर कंप्यूटिंग रिग तैयार करते हैं। परिणाम? चीजें बहुत गर्म होने से पहले लगभग 40 प्रतिशत अधिक चलने का समय। यह एक प्रभावशाली संख्या है, हालांकि कुछ यह तर्क दे सकते हैं कि आवेदन के आधार पर यह निवेश के लायक है या नहीं। फिर भी, यह इनकार नहीं किया जा सकता कि मूलभूत शीतलन तकनीकें समय के साथ सिस्टम को ठीक से कार्य करने और खराब होने से बचाने के लिए अब भी सबसे अच्छे तरीकों में से एक हैं।
SACOH LNK306DG-TL का पावर प्रबंधन में खासा दम देखने को मिलता है, जिसकी वजह से आजकल हाई पावर एप्लिकेशन्स के लिए यह लगभग सबकी पहली पसंद बन गया है। इस आईसी को खास बनाने वाली बात इसका छोटा आकार है। इंजीनियर्स को इसके साथ काम करना पसंद है, क्योंकि वे इसे उन जगहों पर फिट कर सकते हैं, जहां बड़े घटकों का इस्तेमाल संभव नहीं होता। चिप के अंदर मौजूद कुछ उन्नत ट्रांजिस्टर तकनीक की वजह से पावर को बखूबी संभाला जाता है और सबकुछ बिना किसी रुकावट के सुचारु रूप से काम करता रहता है। हाल के दिनों में उद्योग के कई लोगों ने इस पार्ट के बारे में चर्चा की है। इसका इस्तेमाल कर चुके कई इंजीनियर्स का कहना है कि भारी भार के तहत भी उनके सिस्टम स्थिर रहते हैं और उन्हें अपने उपकरणों में पावर फ्लक्चुएशन की समस्या से परेशान होने की जरूरत नहीं पड़ती।
SACOH TNY288PG को अलग स्थान देने वाली बात यह है कि भार स्थितियों में लगातार परिवर्तन होने पर भी यह कितना स्थिर बना रहता है, जिसकी वजह से कई इंजीनियर अपनी परियोजनाओं के लिए इस मोटर नियंत्रण IC को चुनते हैं। इसके पीछे की वास्तविकता यह है कि चिप उन्नत माइक्रोकंट्रोलर ट्रांजिस्टर तकनीक का उपयोग करती है, जो नियंत्रण कार्यों में सटीकता के साथ चीजों को चिकना बनाए रखती है। SACOH ने वास्तविक दुनिया के परीक्षण परिणामों का पर्याप्त प्रकाशन किया है, जो विभिन्न परिचालन वातावरणों में इस भाग की निर्भरता को दर्शाते हैं। उद्योग ऑटोमेशन सिस्टम के साथ काम करने वाले क्षेत्र तकनीशियन TNY288PG के दृढ़ निष्ठा वाले प्रदर्शन की नियमित रूप से सराहना करते हैं, खासकर चूंकि ये सिस्टम दिन-प्रतिदिन अपरिवर्तित स्थिरता की मांग करते हैं।
SACOH TOP243YN तेज़ प्रतिक्रिया समय के मामले में खड़ा है, जो उच्च शक्ति स्तरों को संभालने वाले उपकरणों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। तेज़ संकेत प्रसंस्करण और कुशल शक्ति प्रबंधन के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया, यह चिप इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों को लगभग तुरंत प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है। बाजार में उपलब्ध समान अर्धचालक चिपों की तुलना में, परीक्षणों में बार-बार साबित हुआ है कि TOP243YN अधिकांश प्रतियोगियों की तुलना में तेज़ी से प्रतिक्रिया करता है। जो लोग मशीनरी के साथ काम कर रहे हैं जिन्हें तत्काल प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है, जैसे कि विशाल स्वचालित कारखानों में दिन-रात चलने वाली असेंबली लाइनों के लिए, इस तरह के प्रदर्शन के अंतर के साथ यह अंतर हो सकता है चिकनी संचालन और लाइन में महंगी देरी के बीच।
आज के अर्धचालक चिप्स को प्रकृति द्वारा उन पर डाली जाने वाली लगभग हर स्थिति से निपटने के लिए बनाया गया है। वे काफी मजबूत हैं ताकि विभिन्न तरह की कठिन परिस्थितियों में भी टिके रह सकें। वर्षों के दौरान सामग्री में सुधार और बेहतर चिप डिज़ाइन के धन्यवाद, ये छोटे-से-छोटे शक्ति स्थल बिना किसी रुकावट के काम करते रहते हैं, चाहे किसी भी प्रकार के मौसम का सामना करना पड़ रहा हो। हम बात कर रहे हैं अंटार्कटिका जैसी जगहों पर ठिठुरने वाली ठंड से लेकर मरुस्थलीय वातावरण में तेजी से बढ़ते तापमान तक, जहां तापमान आकाश में उछल जाता है। इंजीनियरिंग रिपोर्ट्स भी इसकी पुष्टि करती हैं। जब इन चिप्स को कारखानों और अन्य मांग वाले स्थानों पर कठिन परिस्थितियों में रखा जाता है, तो वे आसानी से हार नहीं मानते। वास्तविक दुनिया के उदाहरणों पर एक नज़र डालें और हमें पता चलता है कि कुछ चिप्स 125 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के संपर्क में आने के बाद भी ठीक से काम कर रही हैं या फिर शून्य से नीचे गिरकर लगभग -40 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान में भी कार्यात्मक बनी हुई हैं। इतनी व्यापक सीमा में ऐसा प्रदर्शन यह दर्शाता है कि आधुनिक अर्धचालक कितने विश्वसनीय हैं विभिन्न परिस्थितियों में।
जब आधुनिक अर्धचालक चिप्स द्विध्रुवीय जंक्शन के साथ जोड़ा जाता है ट्रांजिस्टर (BJT), हम विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में प्रदर्शन और दक्षता दोनों में वास्तविक वृद्धि देखते हैं। जादू इसलिए होता है क्योंकि बीजेटी काफी धाराओं को संभाल सकते हैं जबकि एकीकृत सर्किट गति और बिजली की खपत में अपनी ताकत लाते हैं। यह संयोजन जटिल कार्यों जैसे सिग्नल प्रवर्धन और तेजी से स्विचिंग संचालन के लिए चमत्कार करता है। उद्योग ने परीक्षण के माध्यम से जो पाया है, उसे देखते हुए, जब ये घटक एक साथ काम करते हैं तो काफी प्रभावशाली सुधार होता है। कुछ शोधों से पता चलता है कि कुछ विन्यासों में दक्षता लगभग 40% तक बढ़ जाती है। इस तरह के लाभों का बहुत महत्व है क्षेत्रों में जहां हर बिट मायने रखता है, विशेष रूप से दूरसंचार उपकरण और कंप्यूटर हार्डवेयर डिजाइन में जहां विश्वसनीयता मांग वाले विनिर्देशों को पूरा करती है।
जीएन (GaN) पावर आईसी तकनीक के निकट भविष्य में काफी प्रगति करने के संकेत मिल रहे हैं, क्योंकि यह पुरानी तकनीकों की तुलना में काफी बेहतर काम करती है और जगह भी काफी कम लेती है। हमें यह दिखाई दे रहा है कि निर्माता उन अनुप्रयोगों की ओर बढ़ रहे हैं, जहां उन्हें सीमित स्थान में अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है, और ऊर्जा की बचत के मामले में GaN इस स्थिति को बदलने के लिए तैयार दिख रहा है। अर्धचालकों की बड़ी कंपनियां जैसे कि इंफिनियन (Infineon) और टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स (Texas Instruments) ने हाल ही में इस बाजार के हिस्से के लिए मजबूत वृद्धि के पूर्वानुमान दिए हैं। उनके विश्लेषण से पता चलता है कि GaN चिप्स व्यापार में एक महत्वपूर्ण हिस्सा हासिल कर सकते हैं, क्योंकि ये घटक पारंपरिक सिलिकॉन विकल्पों की तुलना में अधिक वोल्टेज और धारा को संभाल सकते हैं, बिना अत्यधिक गर्म होने या आसानी से खराब होने के। इसका क्या अर्थ है? जैसे-जैसे कंपनियां इस नई तकनीक को अपनाना शुरू करेंगी, स्मार्टफोन से लेकर इलेक्ट्रिक वाहनों तक, सभी में लंबे बैटरी जीवन वाले छोटे उपकरण जल्द ही आने वाले समय में उपलब्ध होंगे।