Raftæki og orkustjórnun

Raftæki voru stofnuð á áttunda áratugnum. Áður en þetta kallaði fólk breytilega núverandi tækni, eða aflbreytingartækni. Það er þróað úr leiðréttingartækninni á fjórða og fimmta áratugnum. Snemma í þessari atvinnugrein eru til Xi' Rannsóknarstofnun í liðbúnaðarmönnum, helstu afréttingarverksmiðjur um allt land, Alþjóðlega leiðréttingarfyrirtækið í Bandaríkjunum og svo framvegis. Forveri Xi' Rannsóknarstofnunar afleiðara, hálfleiðararannsóknarstofu Rannsóknarstofnunar rafbúnaðar vélaráðuneytisins er fyrsta einingin sem tekur þátt í afl hálfleiðara í Kína. Alþjóðlega leiðréttingarfyrirtækið, stofnað árið 1947, er einnig talið vera fyrsta hálfleiðarafyrirtækið í Bandaríkjunum. Þegar þyristórinn þróast í stóra fjölskyldu, þegar sum tæki með stuttan slökktíma eða auðvelt að slökkva þróast smám saman, hækkar inverter forritið smám saman í ríkjandi forrit. Á þessum tíma lagði fræðasamfélagið til að það ætti að koma ný grein til að flokka þessa þróun. Svo að það er rafrafmagn miðað við upplýsingatæki. Sá fyrri fjallar um upplýsingar og sá síðari um vald. Fleiri sjálfvirk stjórnunarfræði og ný rafræn tækni hefur einnig verið kynnt í þessu efni. Á þeim tíma beindist umsóknarstefnan að iðnaðarforritum, dragbifreiðum og raforkukerfum, þannig að fólk hefur mestar áhyggjur af þróun háaflsstefnu. Til dæmis, þrátt fyrir að tvíhliða tyristorar hafi verið mikið notaðir í heimilistækjum, læsti Kína samt þróun tvíátta thyristors í átt að iðnaðarforritum á áttunda áratugnum. Eftir það þróaðist það ekki í tvíhliða þyristor fyrir heimilistæki. Hvað varðar háleiðara hálfleiðara hefur bilið milli Kína og erlendra ríkja ekki verið mjög mikið. Vegna stórfelldra innviðaþarfa Kína&# 39, samanborið við erlend ríki, hafa aflmiklar hálfleiðaratæki meiri notkun á þessu stigi. Undanfarin ár hafa nokkur stórverkefni verið kynnt sem hefur enn stytt bilið við erlend ríki. Þetta er þáttur í þróun rafrafmagns. Það getur líka verið stór þáttur sem landið mitt Raftæknifélag hefur alltaf lagt áherslu á. Eftir aukningu MOS-gerða snemma á níunda áratugnum, eftir meira en tíu ára þróun, hefur rafrafmagn tekið til fleiri sviða, svo sem 4C iðnaðarins (Samskipti, Tölvur, Raftæki neytenda, Bílar). Á þessum tíma leggur framfarir tækninnar minna áherslu á stærð aflsins en einbeita sér að því að veita þessum atvinnugreinum skilvirkari, litla og létta aflgjafa. Ef við segjum að kraftmikil rafeindatækni leggi áherslu á framkvæmdarkerfið leggur kraftmagn rafrafmagn áherslu á aflgjafa. Ef líftækni er líkt við heilann, þá leggja stóru rafeindatækin áherslu á hlutverk hendur og fætur, en litlu aflstækin leggja áherslu á hlutverk hjartans. Aflgjafafélag okkar lands mun eðlilega huga betur að hlutverki þess síðarnefnda. En báðir tilheyra rafmagnstækjum. Ég trúi því að bæði samfélög muni láta sér annt um þróun rafeindatækni í tveimur þáttum. Í stuttu máli er það tuttugu ára þróun ýmissa thyristors, sem hefur lagt traustan grunn að þróun rafrafls í iðnaði, akstri og rafkerfum. Raftæki myndast þannig. Eftir það hafa ýmis MOS-tæki fundið fyrir tveggja áratuga þróun, sem einnig lagði traustan grunn að þróun 4C iðnaðarins. Gerðu rafrafmagnstækni stórt skref fram á við. Sem stendur, vegna frekari samþættingar ör-rafeindatækni og rafrafmagn, eru afl hálfleiðara tæki að taka þriðja skrefið, sem getur komið fram í eftirfarandi þremur þáttum: 1) Flísaframleiðsla nýrra afls hálfleiðara er í auknum mæli að nota samþættar hringrásarflís. Tækni, með öðrum orðum, afl hálfleiðaratæki taka upp undirmíkron tækni og þróast í átt að djúpum undirmíkron. Hugtakinu að afl hálfleiðara tæki séu bara lágstigs tækni ætti nú að breyta. Auðvitað notaði framleiðsla rafleiðslu hálfleiðara ekki fullkomnustu IC-vinnslutækni ársins, en þessi munur gerði það mögulegt að nota ódýrari búnað og lækkaði þar með framleiðslukostnað, sem er mjög mikilvægt fyrir þróun orku hálfleiðara. 2) Ekki aðeins flísatækni, heldur einnig umbúðir fyrir hálfleiðara umbúðir fyrir tækjabúnað fyrir rafleiðslur nær samþættum hringrásum. Undanfarin ár hafa heitu reitirnir fyrir umbúðir um samþætta hringrás verið notkun BGA (Ball Grid Array) og MCM (Multi-Chip Module) tækni, sem smám saman hafa orðið umbúðaaðferðir sem nýjar aflleiðaratæki hafa samþykkt. Til dæmis nota IR' s FlipFET og iPOWIR bæði BGA tækni og iPOWIR er einnig dæmigerðasta MCM tæknin. Auðvitað gera raforku hálfleiðaratæki meiri kröfur um varmadreifingu en samþættar rásir. Tvíhliða hitaleiðslan sem tíðkaðist í umbúðum thyristor áður er nú notuð í MOS tækjum í fyrsta skipti og DirectFET er eitt dæmi. Varðandi DirectFET mun þessi grein gefa stutta kynningu á því. 3) Ný stefna er sú að hálfleiðara tæki og samþættar hringrásir eru oft sameinaðar í sama flís eða sama pakka. Með öðrum orðum, virkari stjórnhlutinn og aflhlutinn, eða verndarrásin eru sameinuð í einu tæki. Áður fyrr vísa orkusamrásir sem fólk vísar til aðallega til háspennudrifrása, það er samþættra hringrása sem notaðir eru til að keyra MOSFET eða IGBT með hærri spennu. Samt sem áður hefur verið framleiddur flokkur samþættra hringrása og tengdra orkutækja sem kallast orkustjórnun. Spennan er kannski ekki mikil en stjórnunaraðgerðin er aukin til muna. Dæmigerðust eru nokkur tæki í DC-DC forritum. Þess vegna hefur hugmyndin um að rafmagnstæki aðeins vísi til stakra tækja hafi tekið grundvallarbreytingu. Til dæmis hafa háþróuð tæki sem tengjast IC eða með sérstökum aðgerðum framleidd af IR hafa farið fram úr hefðbundnum stökum tækjum og eru að þróast frekar í átt til framleiðslu" kerfa." Það er orðatiltæki um að framleiðsla háþróaðra tækja eins og kerfa og ICs verði meginstoðin í framtíðinni. Í slíku þróunarferli hefur hugtakið Stjórnun orðið æ algengara. Mótun orkustjórnunar erlendis hefur orðið nokkuð vinsæl, sérstaklega í rafiðnaði sem tengist 4C iðnaðinum. Tíðni útlits þess er jafnvel hærri en upphaflegu rafrafmagnanna. Sumir erlendir framleiðendur kalla sjálfa sig orkusérfræðinga. Reyndar er engin mótsögn í þessum efnum, vegna þess að orkustjórnun er bara ný mótun á ákveðnum sviðum á núverandi stigi rafþróunarþróunar. Í samanburði við rafrafmagn leggur orkustjórnun áherslu á" stjórnun." Leggur áherslu á að stjórna þessum þætti. Orðið máttur getur þýtt kraft, rafmagn eða kraft. Einnig er hægt að skilja stjórnun sem stjórnun eða vinnslu. Þess vegna geta verið til margskonar kínverskar þýðingar. Hins vegar hafa fjórir kínversku stafirnir fyrir orkustjórnun komið fram í Kína mörgum sinnum, sem geta bætt stöðluðu tungumáli nokkur vandræði. Mörg erlend hugtök hafa þó sitt eigið þróunarferli og mörg ný hugtök birtast oft. Við ættum að hafa dýpri skilning á tilkomu þessara nýju hugtaka út frá tæknilegu sjónarhorni. Power Conversion (Power Conversion) var áður næstum samheiti við rafrafmagn. Erlent tímarit breytti einu sinni titlinum Power Electronics í Power Conversion and Intelligent Motion (PCIM). En aflbreyting getur' allt inniheldur ekki orkustjórnun í rafrafmagni. Svo sem eins og aðlögun aflþáttar * og lágt brottfallstengill (LDO) og svo framvegis. LDO er mikið notað í aflgjafa tölvu sem spennuaðlögun og stöðugleiki fyrir lítið svið. Það er IC og inniheldur einnig máttur tæki. 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 rafmagnstækja. Í vor, á fyrsta skýrslufundi og sýningu PCIM&# 39, sem haldin var í Kína, kynnti ég einu sinni skýrslu um DirectFET fyrir hönd samstarfsmanns ÍR. Þetta er nýr heitur reitur fyrir IR. Mig langar til að gefa stutta kynningu á þessu tæki hér. Eins og þið öll vitið eru nú þegar mörg orkutæki sem nota yfirborðsfestingu. En þessi umbúðaform fylgja venjulega upprunalegum umbúðum samþættra hringrása. Þess vegna, frá sjónarhóli varmaleiðni, er það ekki endilega það hentugasta fyrir aflbúnað. DirectFET er í fyrsta skipti sem tvíhliða hitaleiðni orkutækja er kynnt í yfirborðsfestingartæki. Stærð DirectFET jafngildir SO-8 tilfellinu, en viðnám málsins sjálft er aðeins 0,1 milliohm, en SO-8 er 1,5 milliohm. Þess vegna tvöfaldast núverandi þéttleiki tækisins og flatarmál hringrásarinnar minnkar um 50% miðað við upprunalega SO-8 húsið. Samstilltur peningabreytir sem samanstendur af par af DirectFETs (stjórn FET og samstilltur FET) getur veitt 30 ampera straum við 1,3 volt. Aflkerfið sem myndast uppfyllir orkustjórnunarkröfur nýjasta 64 bita örgjörva Intel Itanium2. Vísað er til mynd 1 um útliti DirectFET. Myndin sýnir tvær hliðar tækisins, önnur hliðin getur séð hliðið og tvo uppsprettu hluta, þeir verða beint lóðaðir á hringrásinni. Hin hliðin er koparhlíf, sem er frárennslið og hin hliðin sem getur dreift hita. Mynd 2 sýnir þversnið af DirectFET, svo að þú getir skilið uppbyggingu þess skýrar. Fyrir þá sem eru vanir aflmiklum tækjum mun það líða mjög nýtt: DirectFET er aðeins 5x6,35x0,7mm að stærð. Þetta tæki verður notað í hágæða minnisbókartölvum, spennumótunarþáttum netþjóna, vinnustöðvum og hýsingum og háþróaðri samskipta- og gagnakerfi. Mig langar að kynna stuttlega samsetningu IC og rafmagnstækja í aflseiningum í lok þessarar greinar. Það má segja að þetta sé sambland af rafeindatækni og rafeindatækni fyrir meiri afl. Allir þekkja IPM, IGBT eininguna með greind sem er almennt notuð í loftkælum. Það er í raun IGBT eining með IC fyrir ökumann. Núverandi uppfærðar einingar eru að koma fram hver á eftir annarri og mynda stóra fjölskyldu eftir mismunandi þörfum. 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.