المؤلف: روبرت تايلور مدير التطبيقات في شركة Texas Instruments

بدأت (TI) للعمل في ولاية تكساس في عام 2002، ومنذ ذلك الحين، وسوق الالكترونيات والكهرباء ككل أكثر من أربعة أضعاف، حيث بلغ نمو سنوي مركب بلغ حوالي 8. هذا النمو الهائل في مجال السلطة بفضل بعض التقدم المدهش.

سأستعرض يبدو أن الموضوع في عام 2002 يكاد يكون من المستحيل تحقيق في هذه المقالة. على سبيل المثال، واحدة من أول مشاريعي لانخفاض الجهد العالي التطبيقات الحالية المعالج المرحلة الثانية تحويل: مساهمة الجهد من 12 V، مع والناتج هو 1 V، الحالي 40 A، المرحلة السلطة هي 250 كيلو هرتز، تموج الانتاج إلى 500 كيلو هرتز. أتذكر، لأن الجهد منخفض جدا، لا يمكن استخدام الإلكترونية الاختبار التقليدي تحميل إمدادات الطاقة. من أجل استكمال بسرعة بعض الاختبارات، وأنا استخدم 1 متر النحاس طويل السلطة تجلب لتحقيق مقاومة الحمل ما يعادلها. عندما أنتقل على السلطة، ويرجع ذلك إلى الحقل الكهربائي، في الواقع حلقات النحاس الملتوية.

فريقنا قوة هذه لتقديم أحدث المواصفات هي: 1 V عند 550 A! تصميم يستخدم القوة 12 مرحلة، مع متقدمة تقاسم التكنولوجيا الحالية والاستجابة العابرة. لدينا الآن مجموعة كاملة من اختبار سرير، الذي بني في معدات الاختبار الخاصة. مع تزايد الطلب على السلع الاستهلاكية للإنترنت وسحابة، والمعالجات الخاصة بالتطبيق أصبحت أكثر وأكثر قوة.

زيادة التقدم التكنولوجي أخرى مثيرة يستخدم الجهاز فجوة الحزمة واسعة في كمية، مثل نيتريد الغاليوم (الجاليوم) وكربيد السيليكون (كذا). وقد وجدت الجاليوم وكربيد لبعض الوقت، ولكن في عام 2002، لا يمكن الاعتماد عليها ولا فعالة من حيث التكلفة، لا يمكن استخدامها لأغراض تجارية. ويمكن لكل من تقنيات زيادة كبيرة في كثافة الطاقة وسرعة التحويل. ويبين الشكل 1 تصحيح كيلوواط معامل القدرة (PFC) الطاقة لكل بوصة مكعبة يمكن أن تصل إلى 156 W - زيادة بنسبة 2 أضعاف على مدى سوبر رقاقة السيليكون تقاطع، 10 مرات أعلى مما كانت عليه قبل 10 عاما.

1 كيلو واط باستخدام مدخلات الطاقة AC العالمي هو 99 كفاءة وضع الحالي بناء الجاليوم-1KW المستمر (CCM) تصحيح معامل القدرة-الطوطم القطب (PFC) تحويل التصميم المرجعي

تطبيقات السيارات يتزايد الطلب على العرض سيارة القوة الداخلية والمعدات الإلكترونية. في عام 2002، قوة يمكن أن تنتقل إلى الفرقة AM راديو (2.2 ميغاهرتز) أكثر من مجرد حلم. عام 2018، ونحن ليس فقط يمكن ان تتحول على AM الفرقة، ونحن يمكن أن يكون أصغر حجما، وسيلة أكثر كفاءة لالتبديل. TI أحدث متكاملة تأثير الحقل الترانزستور (FET) بعض مفاتيح لتحويل تردد أعلى من 6 ميغاهرتز. التقدم في تكنولوجيا أشباه الموصلات والتعبئة والتغليف لجعل هذه التحسينات ممكن. ويبين الشكل 2 كيفية الحصول على التمدد الطولي نموذجية في التكنولوجيا القطبين مكمل معدن أكسيد أشباه الموصلات (BICMOS) لFET متكاملة مفاتيح كثافة الطاقة كما يقلل حجم الميزة.

حجم حزمة أشباه الموصلات وأعلى في انكماش التحول تردد أيضا يلعب دورا هاما. خسائر الطفيلية في حزمة قد تحد من سرعة التحول من التبديل إمدادات الطاقة معقول. حزمة المعتادة المستخدمة سابقا لربط سلك السندات لتصبح النتيجة السيليكون إطار دبوس، يمكننا الآن ان تكون مرتبطة مباشرة إلى معدن النحاس طبقة لوحة الدوائر المطبوعة أو حزمة، حزمة من هذا النوع يمكن أن تقلل من الحث الطفيلية والسعة الضالة، من أجل تحقيق المزيد وقت التحويل السريع. في نفس الوقت، كما تم تحسين إدارة الحرارية، وهو أمر مهم عند زيادة كثافة الطاقة.

2 هو عادة تطوير خطية من FIG BICMOS تقنية

محول الكمبيوتر المحمول (محول خارجي) والمعروف باسم "الطوب". أجد قليلا وجدت واحدة، وقرر أن تزن - يزن 1.35 رطلا! الشكل 3 يقارن حجم 2002 محول الكمبيوتر المحمول (1.35 رطل) و 2018 محول الدفتري (0.39 رطل) مع الطوب الحقيقية (3.25 جنيه). مع مرور الوقت، وانخفاض في حجم مذهلة.

الشكل (3) مقارنة بين محول حجم الكمبيوتر المحمول

من خلال زيادة الكفاءة، وارتفاع الترددات التحويل وتحسين إدارة الحرارية، ويمكن تقليص. ولكن من دون تحقيق اختراقات تكنولوجية، فإنه من الصعب تحقيق كل التحسينات ثلاثة:

طبولوجيا الرنين، مثل السعة المشبك فلايباك النشطة والحث على مغو.

تحويل متعدد المراحل.

الجاليوم وكربيد وغيرها من الأجهزة ذات فجوة الحزمة الواسعة.

تصحيح الثانوي والرنين.

كثافة الطاقة من محول الطاقة 2002 حوالي 5 W / IN3. وعلى الرغم من إثارة للإعجاب في ذلك الوقت، ولكن إذا كانت الكلمات يمكن أن يكون أصغر ويسهل حملها عند السفر. 4 يبين الشكل محول نمو كثافة الطاقة خلال السنوات القليلة الماضية. هذه القياسات تتعلق المتاحة تجاريا محول 65-W.

تحسين كثافة الطاقة وحجم المحول من FIG 465-W

أنا متحمس حول التغيير وتحسين صناعة الطاقة في السنوات القليلة الماضية. الآن الوضع متفائل جدا، على الرغم من أنني لا يمكن التكهن ما إذا كانت سوف تتحسن، لكنها تستحق المشاهدة.

نصائح

شكرا لقراءة EETOP (سهل الخلق الأساسية) من المادة، إذا أحببت هذا المقال، يرجى دائرة من الأصدقاء، وكنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات، يرجى الانتباه إلى لي.