توانائی کے نظام میں اعلی - تعدد ڈایڈس کے چیلنج کو کیسے حل کریں؟

一 ، اعلی - تعدد چیلنجوں کے بنیادی درد پوائنٹس
1. برقی مقناطیسی مداخلت (EMI) کنٹرول کا نقصان
The high-frequency switching action (such as the di/dt of SiC MOSFET reaching 10 ³ -10 ⁴ A/μ s) will produce steep voltage spikes (dv/dt>10KV/μ s) ، جس کے نتیجے میں نمایاں طور پر بڑھا ہوا ترسیل اور تابکاری میں مداخلت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر ، فوٹو وولٹک انورٹرز میں ، اعلی - تعدد کا شور پاور گرڈ کے وولٹیج مانیٹرنگ سسٹم میں مداخلت کرسکتا ہے ، جس کی وجہ سے اعداد و شمار کے حصول کی غلطیاں 5 ٪ سے زیادہ ہیں۔ 5 جی بیس اسٹیشنوں میں ، EMI سپیکٹرم 30 میگاہرٹز سے آگے بڑھتا ہے ، جو روایتی ایل سی فلٹرز کی دباو کی حد سے باہر ہے۔ ملٹی آرڈر π - ٹائپ فلٹرز کو ڈیزائن کرنے کی ضرورت ہے ، لیکن اس سے اضافی نقصانات میں 2-3 ٪ اضافہ ہوگا۔

2. تھرمل مینجمنٹ پریشر میں اچانک اضافہ
اعلی تعدد بجلی کی کثافت کو 15 کلو واٹ/ایل سے زیادہ تک بڑھاتا ہے ، جس کے نتیجے میں فی یونٹ حجم گرمی کی پیداوار میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر نئی توانائی کی گاڑیوں کے ڈرائیو انورٹر کو لے کر ، ایس آئی سی ڈایڈس کے جنکشن درجہ حرارت کو 125 ڈگری کے نیچے اعلی - تعدد آپریشن کے تحت کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے ، اور روایتی ہوا - ٹھنڈا گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بنائے گا ، جس سے یہ ٹھنڈا ہو کر ہوتا ہے (50W/(M ² · K) سے کم یا اس کے برابر استعمال ہوتا ہے۔ وزن اور لاگت۔ اس کے علاوہ ، اعلی - تعدد ٹرانسفارمر جلد اور قربت کے اثرات کی وجہ سے 150 ڈگری سے زیادہ مقامی سمیٹنے والے درجہ حرارت کا شکار ہیں ، جس سے تھرمل بھاگ جانے کے خطرے کو مزید بڑھ جاتا ہے۔

3. مادی کارکردگی اور پیکیجنگ کی رکاوٹ
روایتی سلیکن - پر مبنی مواد اعلی تعدد پر اپنی جسمانی حدود سے رجوع کرتے ہیں: سلیکن ڈایڈس کا ریورس ریکوری ٹائم (ٹی آر آر) سینکڑوں نانو سیکنڈ تک دسیوں تک پہنچ سکتا ہے ، جس کے نتیجے میں سوئچ نقصان 30 فیصد سے زیادہ ہے۔ سلیکن اسٹیل شیٹ ٹرانسفارمرز کا لوہے کا نقصان 100 کلو ہرٹز میں بجلی کی فریکوئنسی سے 100 گنا سے زیادہ ہے ، جس میں اعلی - فریکوئینسی مقناطیسی بنیادی مواد جیسے نانو کرسٹل لائن اللوز کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے ، لیکن لاگت زیادہ ہے (سلیکن اسٹیل کی چادروں سے 5-8 گنا)۔ پیکیجنگ کے معاملے میں ، روایتی سے 247 پیکیجنگ 100 کلو ہرٹز سے اوپر کی اہم پرجیوی اشارے کی نمائش کرتی ہے ، جس میں پلپ چپ یا پلانر پیکیجنگ میں سوئچ کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم ، گرمی کی کھپت کا راستہ پیچیدہ ہے اور لاگت میں 20-30 ٪ تک اضافہ ہوتا ہے۔

2 ، تکنیکی پیشرفت: آلات سے سسٹم تک مکمل چین کی اصلاح
1. نئے سیمیکمڈکٹر مواد کا اطلاق
سلیکن کاربائڈ (ایس آئی سی) ڈایڈڈ: ایس آئی سی مواد کی بینڈ گیپ کی چوڑائی سلیکن سے تین گنا زیادہ ہے ، خرابی الیکٹرک فیلڈ کی طاقت 2 - 3MV/سینٹی میٹر تک پہنچ جاتی ہے ، اور ریورس وصولی کا وقت کئی دسیوں نانو سیکنڈ تک کم کیا جاسکتا ہے۔ فوٹو وولٹک انورٹرز میں ، ایس آئی سی ڈایڈس سوئچنگ کے نقصانات کو 30 فیصد کم کرتا ہے اور 98 فیصد سے زیادہ تبادلوں کی کارکردگی کو حاصل کرتا ہے۔ نئی توانائی کی گاڑیوں کے ڈرائیو انورٹر میں ، اس کا اعلی درجہ حرارت استحکام (200 ڈگری تک جنکشن درجہ حرارت) 800V ہائی وولٹیج پلیٹ فارم کی حمایت کرتا ہے ، اور ریڈی ایٹر کے حجم میں 40 ٪ کمی واقع ہوتی ہے۔
گیلیم نائٹریڈ (گان) ڈایڈڈ: گان میں 2000 سینٹی میٹر ²/(v · s) کی الیکٹران کی نقل و حرکت ہے ، جس سے یہ RF اور اعلی - تعدد ایپلی کیشنز کے لئے موزوں ہے۔ 5 جی بیس اسٹیشنوں کے ملی میٹر ویو فرنٹ اینڈ میں ، گان ڈایڈس موثر سگنل کی اصلاح اور پتہ لگانے سے ، سلیکن آلات کے مقابلے میں بجلی کی کھپت کو 30 فیصد کم کرتے ہیں ، اور 24GHz-52GHz فریکوینسی بینڈ میں مستحکم آپریشن کی حمایت کرتے ہیں۔
دو جہتی مواد ڈایڈڈ: گرافین ڈایڈڈ نے ٹیرہیرٹز (THZ) فریکوینسی بینڈ میں اعلی - اسپیڈ سوئچنگ کو حاصل کرنے کے لئے صفر بینڈ گیپ کی خصوصیات کا استعمال کیا ہے ، جس سے 6G مواصلات پری ریسرچ کے لئے بنیادی اجزاء مہیا ہوتے ہیں۔ MOS ₂ Diodes heterojunction ڈھانچے کے ذریعہ قابل پروگرام اصلاح کی خصوصیات کو حاصل کرتا ہے ، جس میں دوبارہ تشکیل دینے والے کمپیوٹنگ چپس میں متعدد فنکشنل آلات کی جگہ لی جاتی ہے اور انضمام اور توانائی کی کارکردگی کو بہتر بنایا جاتا ہے۔
2. پیکیجنگ ٹکنالوجی میں جدت
تین جہتی عمودی ڈھانچے: گہری خندق اینچنگ اور ایپیٹیکسیل نمو کی تکنیکوں کا استعمال کرکے ، موجودہ ٹرانسمیشن کا راستہ افقی سے عمودی میں تبدیل ہوجاتا ہے ، جس سے موجودہ کثافت 200A/سینٹی میٹر سے زیادہ میں بڑھ جاتی ہے۔ عمودی ایس آئی سی پن ڈایڈس اعلی - وولٹیج براہ راست موجودہ ٹرانسمیشن (HVDC) سسٹم میں ریورس وولٹیج کے ہزاروں وولٹ کا مقابلہ کرسکتا ہے ، جس سے کنورٹر اسٹیشن کے اجزاء اور سسٹم کے نقصانات کی تعداد کم ہوسکتی ہے۔
سرفیس ماؤنٹ ٹکنالوجی (ایس ایم ٹی) اور فلپ چپ ٹکنالوجی: ایس ایم ٹی پیکیجنگ ڈایڈس اور سرکٹ بورڈ کے مابین رابطے کے علاقے میں اضافہ کرتی ہے ، جس سے گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو 40 ٪ تک بہتر بنایا جاتا ہے۔ الٹی چپ ٹکنالوجی چپس اور سرکٹ بورڈ کے مابین رابطے کا فاصلہ کم کرتی ہے ، سگنل ٹرانسمیشن کے نقصانات اور تھرمل مزاحمت کو کم کرتی ہے ، اور اعلی - تعدد اور اعلی موجودہ منظرناموں کے لئے اعلی - اختتامی الیکٹرانک آلات کے لئے موزوں ہے۔
کم پرجیوی پیرامیٹر پیکیجنگ: اعلی- تعدد کارکردگی پر پیکیجنگ پرجیوی پیرامیٹرز کے اثرات کو کم کرنے کے لئے کم انڈکٹینس بانڈنگ تاروں اور کم کیپسیٹینس سبسٹریٹ مواد کا استعمال۔ مثال کے طور پر ، کسی خاص انٹرپرائز کے ذریعہ تیار کردہ ایس آئی سی ماڈیول پیکیجنگ کی پرجیوی انڈکٹینس 2NH سے کم ہے ، اور یہ سوئچنگ فریکوئنسی کو 1MHz سے اوپر میں بڑھانے کی حمایت کرتا ہے۔
3 ، سسٹم کی اصلاح: ڈیزائن سے آپریشنز تک باہمی تعاون کے ساتھ جدت طرازی
1. EMI دبانے اور برقی مقناطیسی مطابقت (EMC) ڈیزائن
ملٹی آرڈر فلٹرنگ اور شیلڈنگ ٹکنالوجی: فوٹو وولٹک انورٹرز میں ، π - ٹائپ فلٹرز اور کامن موڈ چوکس کا ایک مجموعہ 30 میگاہرٹز کے اوپر اعلی - تعدد شور کو دبانے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔ نئے انرجی گاڑی چارجنگ اسٹیشنوں میں ، تانبے کے ورق اور دھات کے احاطے کو بچانے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ برقی مقناطیسی تابکاری کو کم کیا جاسکے اور سی ای ایس پی آر 32 معیارات کو پورا کیا جاسکے۔
نرم سوئچنگ ٹکنالوجی: ڈی آئی/ڈی ٹی اور ڈی وی/ڈی ٹی کو کم کرنے کے لئے صفر وولٹیج سوئچنگ (زیڈ وی ایس) یا زیرو کرنٹ سوئچنگ (زیڈ سی ایس) کا استعمال کرکے ، ریورس ریکوری میں ہونے والے نقصانات کو کم سے کم کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر ، کسی خاص پاور الیکٹرانک ڈیوائس پر نرم سوئچنگ ٹکنالوجی کا اطلاق کرنے کے بعد ، نظام کی مجموعی توانائی کی کھپت میں 25 ٪ سے زیادہ کی کمی واقع ہوئی ہے۔
اے آئی سے چلنے والی متحرک EMI مینجمنٹ: تاریخی آپریٹنگ ڈیٹا کا تجزیہ کرنے ، موجودہ اتار چڑھاو کی پیش گوئی کرنے اور ڈایڈڈ کنٹرول کی حکمت عملی کو بہتر بنانے کے لئے مشین لرننگ ماڈل کا استعمال۔ مثال کے طور پر ، ایک مخصوص پیٹنٹ اسکیم حقیقی وقت میں ترسیل کے وقت کو ایڈجسٹ کرنے کے لئے اعصابی نیٹ ورکس کا استعمال کرتی ہے ، جس سے EMI کے شور کو 15dB تک کم کیا جاتا ہے۔
2. تھرمل مینجمنٹ سسٹم کا ذہین اپ گریڈ
مائع کولنگ اور فیز چینج میٹریل (پی سی ایم) جامع گرمی کی کھپت: ڈیٹا سینٹرز کے پاور سسٹم میں ، مائع کولنگ پلیٹ+پی سی ایم فلنگ کی گرمی کی کھپت اسکیم کو 125 ڈگری سے نیچے ایس آئی سی ڈایڈس کے جنکشن درجہ حرارت کو مستحکم کرنے اور بجلی کی کثافت کو 20 کلو واٹ/ایل تک بڑھانے کے لئے اپنایا گیا ہے۔
تھرمل تخروپن اور ٹوپولاجی اصلاح: اے این ایس وائی آئس پیک جیسے ٹولز کا استعمال کرتے ہوئے اعلی - تعدد ڈایڈس کی گرمی کے بہاؤ کی تقسیم کا نقالی کریں ، پی سی بی کی ترتیب اور حرارت کے سنک ڈیزائن کو بہتر بنائیں۔ مثال کے طور پر ، ایک نئی انرجی گاڑی OBC پروجیکٹ نے گرمی کے سنک کے حجم کو 30 ٪ کم کیا اور درجہ حرارت میں اضافے کو تھرمل تخروپن کے ذریعے 5 ڈگری تک کم کردیا۔
ذہین درجہ حرارت معاوضہ الگورتھم: توانائی کے ذخیرہ کرنے والے انورٹر سسٹم میں ، AI الگورتھم متحرک طور پر ڈایڈڈ ڈرائیونگ وولٹیج کو ایڈجسٹ کرتا ہے جو زیادہ گرمی سے بچنے کے ل real اصلی - وقت کے درجہ حرارت میں اضافے کی بنیاد پر ہوتا ہے۔ ایک خاص انٹرپرائز کا منصوبہ 45 ڈگری ماحول میں نظام کی مستقل آپریشن لائف کو 10 سال سے زیادہ تک بڑھا دیتا ہے۔