Силова електроника и управление на захранването

Силовата електроника се формира през 70-те години. Преди това хората го наричаха технология с променлив ток или технология за преобразуване на мощност. Разработена е от технологията за коригиране през 40-те и 50-те години. В началото на тази индустрия съществуват Xi' Изправителски изследователски институт, големи фабрики за токоизправители в цялата страна, Международната токоизправителна компания в САЩ и т.н. Предшественикът на Xi' Изправителски изследователски институт, Изследователската лаборатория за полупроводници на Изследователския институт за електрическо оборудване към Министерството на машините е най-ранната единица, занимаваща се със силови полупроводници в Китай. Международната токоизправителна компания, създадена през 1947 г., също се счита за най-ранната компания за полупроводници в САЩ. Когато тиристорът се превърне в голямо семейство, когато постепенно се развиват някои устройства с кратко време за изключване или лесно изключване, приложението на инвертора постепенно се издига до доминиращото приложение. По това време академичната общност предложи да има нова дисциплина, която да класифицира това развитие. Така че има силова електроника по отношение на информационната електроника. Първият се занимава с информация, а вторият - с власт. Повече теория за автоматично управление и нови електронни технологии също са въведени в тази тема. По това време посоката на приложение се фокусира върху индустриални приложения, плъзгане на превозни средства и системи за захранване, така че хората са най-загрижени за развитието на посока с висока мощност. Например, въпреки че двупосочните тиристори са широко използвани в домакинските уреди, през 70-те години Китай все още заключва развитието на двупосочните тиристори в посока на индустриалните приложения. След това той не се превърна в двупосочен тиристор за домакински уреди. По отношение на полупроводниците с голяма мощност разликата между Китай и чужди държави не е много голяма. Поради огромните нужди от инфраструктура на Китай&# 39, в сравнение с чужди страни, полупроводниковите устройства с голяма мощност имат повече приложения на този етап. През последните години бяха въведени някои големи проекти, което допълнително скъси разликата с чуждите страни. Това е аспект от развитието на силовата електроника. Това може да е и основен аспект, на който обществото за енергийна електроника в моята страна винаги е придавало значение. След възхода на устройствата от тип MOS в началото на 80-те години, след повече от десет години развитие, силовата електроника обхваща повече други области, като 4C индустрията (Комуникация, Компютър, Потребителски електрически уреди, Автомобили за автомобили). Понастоящем напредъкът на нейната технология по-малко подчертава размера на мощността, но се фокусира върху предоставянето на тези индустрии с по-ефективни, малки и леки източници на енергия. Ако кажем, че мощната силова електроника набляга на системата за изпълнение, енергийната електроника с ниска мощност набляга на захранването. Ако микроелектрониката се оприличи на мозъка, голямата силова електроника подчертава ролята на ръцете и краката, докато малката силова електроника подчертава ролята на сърцето. Обществото за електроснабдяване на нашата страна естествено ще обърне повече внимание на ролята на последната. Но и двете принадлежат на силовата електроника. Вярвам, че и двете общества ще се грижат за развитието на силовата електроника в два аспекта. В обобщение, това е двадесетгодишното развитие на различни тиристори, което постави солидна основа за развитието на силовата електроника в индустрията, шофирането и енергийните системи. Така се формира силова електроника. След това различни устройства от тип MOS са преживели две десетилетия развитие, което също постави солидна основа за развитието на индустрията 4C. Направете технологията за силова електроника голяма стъпка напред. Понастоящем, поради по-нататъшната интеграция на микроелектрониката и силовата електроника, силовите полупроводникови устройства предприемат третата стъпка, която може да се прояви в следните три аспекта: 1) Производството на чипове на нови мощни полупроводникови устройства все повече използва интегрални чипове. С други думи, технологията, полупроводниковите устройства с мощност възприемат субмикронна технология и се развиват в посока на дълбоки субмикронни. Концепцията, че мощните полупроводникови устройства са просто технология на ниско ниво, сега трябва да бъде променена. Разбира се, производството на мощни полупроводникови устройства не използва най-модерната технология на процеса на интегрални схеми за годината, но тези различия направиха възможно използването на по-евтино оборудване, като по този начин се намалиха производствените разходи, което е много важно за развитието на силовите полупроводникови устройства. 2) Не само чип технологията, но и технологията за опаковане на полупроводникови устройства се приближава до интегралните схеми. През последните няколко години горещите точки за опаковане с интегрални схеми бяха използването на технологии BGA (Ball Grid Array) и MCM (Multi-Chip Module), които постепенно се превърнаха в методите за опаковане, възприети от новите мощни полупроводникови устройства. Например IR' s FlipFET и iPOWIR и двете използват BGA технология, а iPOWIR е и най-типичната MCM технология. Разбира се, мощните полупроводникови устройства имат по-високи изисквания за разсейване на топлината, отколкото интегралните схеми. Двустранното разсейване на топлината, разпространено в тиристорните опаковки в миналото, сега се използва за първи път в MOS устройства, а DirectFET е един пример. По отношение на DirectFET, тази статия ще даде кратко въведение в него. 3) Нова тенденция е, че мощните полупроводникови устройства и интегрални схеми често се комбинират в един и същ чип или един и същ пакет. С други думи, по-функционалната част за управление и захранващата част или защитната верига се комбинират в едно устройство. В миналото интегралните схеми за захранване, за които хората се отнасят, се отнасят главно до задвижващи вериги с високо напрежение, т.е. интегрални схеми, използвани за задвижване на MOSFET или IGBT с по-високо напрежение. В момента обаче е създаден клас интегрални схеми и свързаните с тях захранващи устройства, наречени управление на захранването. Напрежението може да не е високо, но контролната функция е значително подобрена. Най-типични са някои устройства в DC-DC приложения. Следователно концепцията, че захранващите устройства се отнасят само до дискретни устройства, е претърпяла фундаментална промяна. Например, усъвършенстваните устройства, свързани с IC или със специални функции, произведени от IR, са надминали конвенционалните дискретни устройства и се развиват по-нататък в посока на производството&системи." Има поговорка, че производството на усъвършенствани устройства като системи и интегрални схеми ще се превърне в основата в бъдеще. В такъв процес на развитие терминът Управление на захранването става все по-често срещан. Формулирането на управление на захранването в чужбина стана доста популярно, особено в индустрията на силовата електроника, свързана с индустрията 4C. Честотата на появата му е дори по-висока от тази на оригиналната силова електроника. Някои чуждестранни производители често се наричат ​​експерти по управление на захранването. Всъщност в това отношение няма противоречие, тъй като управлението на захранването е само нова формулировка в определени области в настоящия етап от развитието на силовата електроника. В сравнение със силовата електроника, управлението на захранването подчертава&управлението." Подчертава функцията за контролиране на този аспект. Думата мощност може да означава мощност, електричество или мощност. Под управление може да се разбира и управление или обработка. Следователно може да има много видове китайски преводи. Въпреки това, четирите китайски символа за управление на захранването са се появявали в Китай много пъти, което може да добави някои проблеми към стандартния език. Въпреки това, много чужди термини имат свой собствен процес на развитие и много нови термини често се появяват. Трябва да разберем по-задълбочено появата на тези нови термини от техническа гледна точка. Преобразуването на мощност (преобразуване на мощност) е било почти синоним на силова електроника. Веднъж чуждестранно списание промени заглавието на Power Electronics на Power Conversion and Intelligent Motion (PCIM). Но преобразуването на мощност не може' всичко това включва управление на захранването в силовата електроника. Като например настройка на фактора на мощността * и регулатор за ниско отпадане (LDO) и т.н. LDO се използва широко в компютърното захранване като регулиране и стабилизация на напрежението в малък обхват. Това е интегрална схема и включва също захранващи устройства. Например в AC-DC захранване може да има захранващо устройство с ШИМ и включване с нулево напрежение, което също е IC. Нарича се Интегриран превключвател в IR. Това са типични примери за комбинацията от интегрални схеми и захранващи устройства. Тази пролет на първата отчетна среща и изложба на PCIM&# 39, проведена в Китай, веднъж представих доклад за DirectFET от името на IR колега. Това е ново горещо място за IR. Бих искал да дам кратко представяне на това устройство тук. Както всички знаете, вече има много захранващи устройства, използващи повърхностно монтиране. Но тези опаковъчни форми обикновено следват оригиналната опаковка на интегрални схеми. Следователно, от гледна точка на разсейването на топлината, той не е непременно най-подходящ за захранващи устройства. DirectFET е първият път, когато двустранното разсейване на топлината на захранващите устройства е въведено в устройства за повърхностно монтиране. Размерът на DirectFET е еквивалентен на корпуса SO-8, но самото съпротивление на корпуса е само 0,1 милиома, докато SO-8 е 1,5 милиона. Следователно плътността на тока на устройството се удвоява и площта на платката се намалява с 50% в сравнение с оригиналния корпус на SO-8. Синхронен преобразувател, съставен от двойка DirectFET (управляващ FET и синхронен FET), може да осигури 30 ампера ток при 1,3 волта. Получената система за захранване отговаря на изискванията за управление на захранването на най-новия 64-битов процесор на Intel Itanium2. Вижте Фигура 1 за появата на DirectFET. Фигурата показва двете страни на устройството, едната страна може да види порта и две изходни изходни части, те ще бъдат директно запоени на платката. Другата страна е меден капак, който е канализацията, а другата страна, която може да разсейва топлината. Фигура 2 показва изглед в напречно сечение на DirectFET, за да можете да разберете по-ясно структурата му. За тези, които са свикнали с устройства с висока мощност, той ще се почувства много нов: DirectFET е с размер само 5x6.35x0.7mm. Това устройство ще се използва в преносими компютри от висок клас, модули за модулация на напрежението на сървъри, работни станции и хостове и усъвършенствани системи за комуникация и данни. Бих искал накратко да представя комбинацията от интегрални схеми и захранващи устройства в захранващи модули в края на тази статия. Може да се каже, че това е комбинация от микроелектроника и силова електроника за по-голяма мощност. Всички са запознати с IPM, IGBT модулът с интелигентност, често използван в климатиците. Това всъщност е IGBT модул с драйвера IC. Актуализираните в момента модули се появяват един след друг, образувайки голямо семейство според различните нужди. Например PI-IPM се отнася до програмируем и изолиран IPM. DSP се използва в този модул и може да се пише софтуер. В бъдеще ще дам специално въведение на това голямо семейство.