Rafmagns rafeindatækni og aflstjórnun

Rafmagns rafeindatækni var mynduð á áttunda áratugnum. Áður en þetta kallaði fólk það breytilega núverandi tækni, eða orkuskiptitækni. Það er þróað úr leiðréttingartækni á fjórða og fimmta áratugnum. Snemma í þessum iðnaði eru Xi' Rectifier Research Institute, helstu rectifier verksmiðjur um allt land, International Rectifier Company í Bandaríkjunum osfrv. Forveri Xi' Rectifier Research Institute, hálfleiðurarannsóknarstofa rannsóknarstofnunar rafeindabúnaðar í vélaráðuneytinu er elsta einingin sem stundar hálfleiðara í Kína. International Rectifier Company, stofnað árið 1947, er einnig talið vera elsta hálfleiðarafyrirtækið í Bandaríkjunum. Þegar thyristor þróast í stóra fjölskyldu, þegar sum tæki með stuttan slökktíma eða auðvelt er að slökkva smám saman þróast, breytir forritið smám saman í ríkjandi forrit. Á þessum tíma lagði fræðasamfélagið til að það ætti að vera nýr agi til að flokka þessa þróun. Svo er rafmagns rafeindatækni miðað við upplýsingatækni. Sú fyrrnefnda fjallar um upplýsingar og sú síðari fjallar um vald. Fleiri sjálfvirk stjórnunarkenning og ný rafræn tækni hafa einnig verið kynnt í þessu efni. Á þeim tíma beindist umsóknarstefnan að iðnaðarforritum, dráttarbúnaði ökutækja og aflkerfum, þannig að fólk hefur mestar áhyggjur af þróun mikillar stefnu. Til dæmis, þrátt fyrir að tvíátta þyristorar hafi verið mikið notaðir í heimilistækjum, læsti Kína ennþá þróun tvíátta þyristors í átt til iðnaðarforrita á áttunda áratugnum. Eftir það þróaðist það ekki í tvíátta þyristor fyrir heimilistæki. Hvað varðar háleiðara hálfleiðara hefur bilið milli Kína og erlendra landa ekki verið mjög stórt. Vegna umfangsmikilla innviðaþörf Kína &, samanborið við erlend ríki, hafa háleiðarar tæki meiri notkun á þessu stigi. Á undanförnum árum hafa verið kynnt nokkur stór verkefni sem hafa stytt enn frekar bilið við útlönd. Þetta er þáttur í þróun rafeindatækni. Það getur líka verið stór þáttur sem Power Electronics Society í mínu landi hefur alltaf lagt mikla áherslu á. Eftir uppgang tækjabúnaðar af gerðinni MOS snemma á níunda áratugnum, eftir meira en tíu ára þróun, hefur rafeindatækni fjallað um fleiri svið, svo sem 4C iðnaðinn (fjarskipti, tölvur, raftæki til neytenda, bíla). Á þessum tíma leggur framþróun tækninnar síður áherslu á stærð aflsins, en leggur áherslu á að veita þessum atvinnugreinum skilvirkari, smærri og léttari aflgjafa. Ef við segjum að rafmagnsrafmagn rafeindatækni leggi áherslu á framkvæmdarkerfið, þá leggur rafmagnsrafmagn rafeindatækni áherslu á aflgjafa. Ef ör rafeindatækni er líkt við heilann, þá leggur stóra rafmagns rafeindatækni áherslu á hlutverk handa og fóta, en litla rafmagns rafeindatækni leggur áherslu á hlutverk hjartans. Aflgjafafélag landsins okkar mun eðlilega veita hlutverki hins síðarnefnda meiri gaum. En báðir tilheyra rafrænum rafmagni. Ég trúi því að báðum samfélögum sé umhugað um þróun rafeindatækni í tveimur þáttum. Í stuttu máli er það tuttugu ára þróun ýmissa thyristors, sem hefur lagt traustan grunn fyrir þróun rafeindatækni í iðnaði, akstri og aflkerfum. Afl rafeindatækni myndast þannig. Eftir það hafa ýmis tæki af MOS gerð upplifað tveggja áratuga þróun, sem einnig lagði traustan grunn fyrir þróun 4C iðnaðarins. Gerðu rafræna tækni að stóru skrefi fram á við. Sem stendur, vegna frekari samþættingar rafeindatækni og rafmagns rafeindatækni, eru hálfleiðara tæki að taka þriðja skrefið, sem getur birst í eftirfarandi þremur þáttum: 1) Flísframleiðsla nýrra hálfleiðara tæki notar í auknum mæli samþætt hringrásarkubb. Tækni, með öðrum orðum, máttur hálfleiðara tæki eru að taka undir míkron tækni og þróa í átt að djúpum undirmíkron. Nú ætti að breyta þeirri hugmynd að afl hálfleiðara tæki séu lágtækni. Auðvitað notaði framleiðsla á hálfleiðurartækjum ekki háþróaða IC -vinnslutækni ársins, en þessi munur gerði það mögulegt að nota ódýrari búnað og lækkaði þar með framleiðslukostnað, sem er mjög mikilvægt fyrir þróun á hálfleiðara tækjum. 2) Ekki aðeins flísartækni, heldur einnig umbúðir tækni með hálfleiðurum tækjum færist nær samþættum hringrásum. Undanfarin ár hafa heitir staðir fyrir samþættar hringrásarumbúðir verið notkun BGA (Ball Grid Array) og MCM (Multi-Chip Module) tækni, sem smám saman hafa orðið umbúðaaðferðirnar sem ný rafmagns hálfleiðaratæki hafa notað. Til dæmis nota IR' s FlipFET og iPOWIR báðar BGA tækni og iPOWIR er einnig dæmigerðasta MCM tæknin. Auðvitað hafa afl hálfleiðara tæki meiri kröfur um hitaleiðni en samþætt hringrás. Tvíhliða hitaleiðni sem tíðkaðist í þyristorumbúðum áður var nú notuð í MOS tæki í fyrsta skipti. DirectFET er dæmi um það. Varðandi DirectFET, þá mun þessi grein gefa stutta kynningu á henni. 3) Ný stefna er að afl hálfleiðara tæki og samþætt hringrás eru oft sameinuð í sama flís eða sama pakka. Með öðrum orðum, hagnýtari stjórnhlutinn og aflhlutinn eða verndarrásin eru sameinuð í einu tæki. Í fortíðinni áttu samþætt rafrásir sem fólk vísar til aðallega til háspennu drifrása, það er samþættra hringrásar sem notaðir eru til að keyra háspennu MOSFET eða IGBT. Hins vegar hefur verið framleiddur flokkur samþættra hringrása og tengdra aflbúnaðar sem kallast orkustjórnun um þessar mundir. Spennan er kannski ekki mikil en stjórnunaraðgerðin er stórlega bætt. Dæmigerðustu eru nokkur tæki í DC-DC forritum. Þess vegna hefur hugmyndin um að aflbúnaður aðeins vísar til stakra tækja tekið grundvallarbreytingu. Til dæmis hafa háþróuð tæki tengd IC eða sérstökum aðgerðum framleiddum af IR farið fram úr hefðbundnum aðskildum tækjum og þróast frekar í átt að framleiðslu" kerfum." Það er orðatiltæki sem segja að framleiðsla háþróaðra tækja eins og kerfa og ICs verði grunnstoðin í framtíðinni. Í slíku þróunarferli hefur hugtakið Power Management orðið æ algengara. Samsetning orkustjórnunar erlendis hefur orðið ansi vinsæl, sérstaklega í rafmagns rafeindatækniiðnaði sem tengist 4C iðnaði. Tíðni útlits þess er jafnvel hærri en upphaflegs rafmagns rafeindatækni. Sumir erlendir framleiðendur kalla sig oft sérfræðinga í orkustjórnun. Í raun er engin mótsögn í þessum efnum, því orkustjórnun er bara ný mótun á vissum sviðum á núverandi stigi rafeindatækniþróunar. Í samanburði við rafmagns rafeindatækni leggur orkustjórnun áherslu á" stjórnun." Leggur áherslu á virkni þess að stjórna þessum þætti. Orðið máttur getur þýtt afl, rafmagn eða afl. Einnig er hægt að skilja stjórnun sem stjórnun eða vinnslu. Þess vegna geta verið margar tegundir af kínverskum þýðingum. Hins vegar hafa kínversku stafirnir fjórir fyrir orkustjórnun birst margoft í Kína, sem getur valdið vandræðum með venjulegt tungumál. Hins vegar hafa mörg erlend hugtök sitt eigið þróunarferli og mörg ný hugtök koma oft fram. Við ættum að hafa dýpri skilning á tilkomu þessara nýju hugtaka frá tæknilegu sjónarmiði. Rafmagn (orkuskipti) var áður nánast samheiti við rafmagnsrafmagn. Erlent tímarit breytti einu sinni titlinum Power Electronics í Power Conversion and Intelligent Motion (PCIM). En aflskipti geta' ekki öll falið í sér orkustjórnun í rafmagnsrafeindatækni. Svo sem eins og aðlögun aflþátta* og lágmarksbrotamiðstöð (LDO) og svo framvegis. LDO er mikið notað í aflgjafa tölvu sem lítils spennuaðlögun og stöðugleika. Það er IC og inniheldur einnig aflbúnað. Til dæmis, í AC-DC aflgjafa, getur verið aflbúnaður með PWM og núllspennu, sem er einnig IC. Það er kallað Integrated Switch í IR. Þetta eru dæmigerð dæmi um samsetningu IC og aflbúnaðar. Í vor, á fyrsta skýrslufundi PCIM' sem haldinn var í Kína, kynnti ég einu sinni skýrslu um DirectFET fyrir hönd samstarfsmanns IR. Þetta er nýr heitur blettur fyrir IR. Mig langar að gefa stutta kynningu á þessu tæki hér. Eins og þú veist öll, þá eru nú þegar mörg rafmagnstæki sem nota yfirborðsfestingu. En þessi umbúðaform fylgja venjulega upprunalegu umbúðum samþættra hringrása. Þess vegna, frá sjónarhóli hitaleiðni, er það ekki endilega það hentugasta fyrir aflbúnað. DirectFET er í fyrsta skipti sem tvíhliða hitaleiðni rafbúnaðar hefur verið kynnt í yfirborðsfest tæki. Stærð DirectFET jafngildir SO-8 málinu, en viðnám málsins sjálft er aðeins 0,1 milliohms, en SO-8 er 1,5 milliohms. Þess vegna er núverandi þéttleiki tækisins tvöfaldaður og flatarmál hringrásarinnar minnkar um 50% samanborið við upprunalega SO-8 húsið. Samstilltur dalur breytir sem samanstendur af pari DirectFET (stjórn FET og samstilltur FET) getur veitt 30 amper af straumi við 1,3 volt. Aflkerfið sem myndast uppfyllir kröfur um orkustjórnun í nýjasta 64-bita örgjörva Intel Itanium2. Sjá mynd 1 fyrir útliti DirectFET. Myndin sýnir tvær hliðar tækisins, önnur hliðin getur séð hlið og tvo uppsprettuhluta, þeir verða beint lóðaðir á hringrásinni. Hin hliðin er koparhlíf, sem er holræsi og hin hliðin sem getur dreift hita. Mynd 2 sýnir þversnið af DirectFET, svo að þú getir skilið uppbyggingu þess betur. Fyrir þá sem eru vanir hátæknibúnaði mun það líða mjög nýtt: DirectFET er aðeins 5x6,35x0,7mm að stærð. Þetta tæki verður notað í hágæða fartölvum, spennumótunareiningum netþjóna, vinnustöðva og gestgjafa og háþróaðra samskipta- og gagnakerfa. Mig langar að kynna stuttlega samsetningu IC og aflbúnaðar í aflseiningum í lok þessarar greinar. Það má segja að þetta sé sambland af ör rafeindatækni og rafmagns rafeindatækni fyrir meiri afl. Allir þekkja IPM, IGBT eininguna með upplýsingaöflun sem almennt er notuð í loftkælum. Það er í raun IGBT mát með IC bílstjóri. Eins og er uppfærðar einingar koma fram hver eftir aðra og mynda stóra fjölskyldu í samræmi við mismunandi þarfir. Til dæmis vísar PI-IPM til forritanlegs og einangraðs IPM. DSP er notað í þessari einingu og hægt er að skrifa hugbúnað. Ég mun halda sérstaka kynningu á þessari stóru fjölskyldu í framtíðinni.