Kini Ilana Foliteji?

Nigbati awọn oniṣẹ datacenter ni Awọn iṣẹ Wẹẹbu Amazon ṣe akiyesi awọn ipadanu olupin airotẹlẹ lakoko awọn wakati ibeere ti o ga julọ, awọn iwadii tọka si ẹbi ti o wọpọ: awọn aiṣedeede foliteji kọja nẹtiwọọki pinpin agbara wọn. Ipinnu ti o nilo imuse awọn eto ilana foliteji ilọsiwaju{1} ti n ṣe afihan bi imọran itanna ipilẹ yii ṣe ni ipa taara igbẹkẹle awọn amayederun ode oni. Ilana foliteji pinnu boya awọn ọna itanna rẹ nṣiṣẹ laisiyonu tabi koju awọn idilọwọ idiyele, lati awọn fonutologbolori si awọn ohun elo ile-iṣẹ.

Ilana foliteji n tọka si agbara ti eto itanna lati ṣetọju foliteji o wu deede laibikita awọn iyatọ ninu foliteji titẹ sii tabi awọn ipo fifuye. Agbara yii ṣe aṣoju ipilẹ ipilẹ ni imọ-ẹrọ agbara ati apẹrẹ ẹrọ itanna, nibiti paapaa awọn iyapa foliteji kekere le fa sinu awọn ikuna ohun elo tabi awọn eewu ailewu.

Agbekale naa farahan ni awọn aaye ọtọtọ meji: bi ohun-ini palolo ti n ṣapejuwe awọn iyipada foliteji kọja awọn paati gbigbe, ati bi ilowosi lọwọ nipasẹ awọn ẹrọ ilana. Ninu awọn ọna ṣiṣe itanna, ilana foliteji jẹ iwọn bi ipin ti ko ni iwọn: (Vnl - Vfl)/Vfl, nibiti Vnl ṣe aṣoju fun ko si - foliteji fifuye ati Vfl ṣe aṣoju ni kikun- foliteji fifuye. Awọn ipin ipin kekere tọkasi ilana ti o ga julọ-eto pipe kan yoo ṣaṣeyọri 0%, afipamo pe iyipada foliteji odo laarin ko si-ẹru ati awọn ipo fifuye- kikun.

Iwọn ipilẹ ti ilana foliteji gbooro kọja awọn pato imọ-ẹrọ sinu awọn abajade iṣẹ ṣiṣe ojulowo. Awọn ọna ṣiṣe pẹlu ilana ti ko pe ni iriri awọn ipo ikuna pataki mẹta ti awọn ajo ko le foju foju ri.

Ni akọkọ, ibajẹ ohun elo yiyara ni iyalẹnu labẹ awọn ipo foliteji riru. Ohun elo itanna ti a ṣe apẹrẹ fun awọn ipele foliteji kan pato jiya iṣẹ ṣiṣe ti o dinku ati igbesi aye kuru nigbati o nṣiṣẹ ni ita awọn sakani ti o dara julọ, pẹlu awọn ẹrọ induction ti n ṣafihan awọn adanu ti o ga julọ ni iwọn labẹ ilana ti ko dara. Ohun elo iṣelọpọ kan ti n ṣiṣẹ awọn mọto ni 10% labẹ foliteji ti o ni iwọn le rii awọn adanu ṣiṣe to ju 15% lọ, titumọ si egbin agbara lododun pataki.

Keji, aisedeede foliteji ṣẹda awọn ikuna eto aabo cascading. Nigbati awọn nẹtiwọọki pinpin ni iriri awọn iyipada foliteji lakoko awọn ẹru giga, awọn ẹrọ aabo le rin irin-ajo lainidi, nfa awọn ijade kaakiri ti o tan kaakiri nipasẹ awọn eto isopo. Odun 2003 didaku Ariwa ila oorun safihan ailagbara yii{3}}aiṣedeede foliteji ṣe alabapin si lẹsẹsẹ awọn iṣẹlẹ ti o fi 50 milionu eniyan silẹ laisi agbara.

Kẹta, awọn ẹrọ itanna ode oni beere awọn ifarada foliteji ti o pọ si. Microprocessors, awọn eerun iranti, ati awọn eto iṣakoso oni-nọmba ṣiṣẹ laarin awọn ferese foliteji nigbakan dín ju ± 50 millivolts. Pẹlu awọn iyika iṣọpọ ti o nilo awọn ipele foliteji lọpọlọpọ ati iwuwo agbara npọ si, awọn adanu ifijiṣẹ ti di pataki-iwakọ ĭdàsĭlẹ si ọna awọn olutọsọna foliteji iṣọpọ ti o wa ni ipo taara ni awọn akopọ chirún.

Awọn ifarabalẹ inawo ṣe idapọ awọn ifiyesi imọ-ẹrọ wọnyi. Alabọde{1} datacenter ti o ni iriri awọn ọran ilana foliteji le fa $50,000-$200,000 ni awọn idiyele rirọpo ohun elo lọdọọdun, pẹlu awọn adanu owo-wiwọle lati akoko idaduro. Fun awọn ohun elo, ilana ti ko dara ni abajade ni awọn ẹdun alabara, awọn ijiya ilana, ati awọn ibeere igbesoke amayederun ti o le de awọn miliọnu dọla.

Voltage Regulation

Ilana oye bẹrẹ pẹlu itumọ pipo rẹ. Iwọn ilana foliteji n ṣalaye iye foliteji ṣe yipada laarin awọn ipo ti ko kojọpọ ati ni kikun:

Ilana Foliteji (%)=[(VNL - VFL) / VFL] × 100

Nibo:

VNL=Ko si - foliteji fifuye (ipo agbegbe ṣiṣi, ṣiṣan odo odo)

VFL=Kikun - foliteji fifuye (o pọju ti a ṣe apẹrẹ lọwọlọwọ)

Ilana yii ṣe afihan ibatan onidakeji si didara: awọn ipin kekere tọkasi ilana to dara julọ. Orisun agbara ti o peye yoo ṣetọju foliteji kanna laibikita ẹru, iyọrisi ilana 0%. Ojulowo - awọn ọna ṣiṣe agbaye maa n fojusi 1-5% fun awọn ohun elo didara{{6}, botilẹjẹpe awọn sakani itẹwọgba yatọ nipasẹ ohun elo-awọn eto ile-iṣẹ le farada 5-10%, lakoko ti ohun elo pipe nilo ni isalẹ 1%.

Wo apẹẹrẹ ti o wulo: Oluyipada agbara kan n jade 120V laisi ẹru ti a sopọ. Nigbati o ba fa iwọn lọwọlọwọ ti o pọju, foliteji ṣubu si 114V. Iṣiro ilana n mu jade: (120-114)/114 × 100=5.26%. Eyi tọkasi didara ilana iwọntunwọnsi-itẹwọgba fun lilo ile-iṣẹ gbogbogbo ṣugbọn ko to fun ẹrọ itanna ifura to nilo iṣakoso ju.

Awọn paati agbekalẹ ṣe afihan ihuwasi itanna ipilẹ. Ko si - foliteji fifuye duro fun iṣelọpọ imọ-jinlẹ orisun laisi ipadanu atako tabi awọn ipadanu lati ṣiṣan lọwọlọwọ. Kikun - awọn akọọlẹ foliteji fifuye fun awọn isunmọ foliteji kọja gbogbo awọn idiwọ ni ọna ifijiṣẹ-idaabobo adaorin, awọn yiyipo transformer, awọn aaye asopọ. Iyatọ naa ṣe iwọn bi eto gidi ṣe yapa lati ihuwasi pipe.

Awọn metiriki ibaramu mẹta pari aworan ilana:

Ilana lainiawọn iwọn iduroṣinṣin foliteji lodi si awọn iyatọ foliteji titẹ sii. Ṣafihan bi iyipada ipin ogorun ninu iṣẹjade fun iyipada ipin ninu igbewọle, o ṣe pataki pupọ julọ fun batiri{1} awọn ẹrọ ti o ni agbara nibiti foliteji orisun ti dinku lakoko idasilẹ. Awọn olutọsọna laini didara ṣetọju iṣelọpọ laarin 0.1% laibikita iyatọ titẹ sii 10-20%.

fifuye Regulationṣe iwọn iwọn foliteji aitasera kọja iwọn fifuye ni kikun lati odo si lọwọlọwọ ti o pọju. O jẹ asọye bi ipin ti iyatọ foliteji laarin awọn ipo ti ko kojọpọ ati ni kikun lori foliteji ti kojọpọ ni kikun. Awọn ipese agbara iyipada ni igbagbogbo ṣaṣeyọri ilana 1-3% fifuye, lakoko ti awọn olutọsọna laini le de isalẹ 0.1%.

Igbẹkẹle iwọn otutuṣe afihan iduroṣinṣin foliteji kọja awọn sakani iwọn otutu iṣẹ. Awọn paati agbara ṣe agbejade ooru to ṣe pataki, ati awọn itọkasi foliteji semikondokito yipada pẹlu iwọn otutu ni awọn iwọnwọn ni awọn apakan fun miliọnu fun iwọn Celsius (ppm/ iwọn). Awọn ọna ṣiṣe deede nilo awọn iye iwọn otutu ni isalẹ 50 ppm / iwọn, ṣiṣe nipasẹ awọn apẹrẹ itọkasi isanpada.

Ilana foliteji ninu gbigbe agbara ṣe afihan bi awọn ohun-ini itanna ṣe n ṣe apẹrẹ nla{0}} apẹrẹ awọn amayederun iwọn. Awọn laini gbigbe ni inherently ni atako, inductance, ati agbara ti o paarọ foliteji nigbagbogbo pẹlu gigun wọn, ni ipa mejeeji titobi ati igun alakoso. Awọn aye pinpin wọnyi ṣẹda awọn profaili foliteji eka ti awọn onimọ-ẹrọ gbọdọ ṣe awoṣe ni deede fun iṣẹ akoj igbẹkẹle.

Ibasepo impedance n ṣakoso ihuwasi gbigbe. Nigbati lọwọlọwọ ba nṣàn nipasẹ ilodisi laini R, o ṣe agbejade ni-julọ foliteji alakoso (IR). Nigbakanna, lọwọlọwọ nipasẹ inductive reactance X ṣẹda idinku foliteji ti o yori lọwọlọwọ nipasẹ awọn iwọn 90 (IXL). Ifarahan agbara ṣafihan awọn ṣiṣan gbigba agbara ti o ṣe aiṣedeede awọn ipa inductive ni apakan. Apapọ fekito ti awọn paati wọnyi pinnu fifiranṣẹ gangan - foliteji ipari ti o nilo lati ṣaṣeyọri gbigba gbigba ti o fẹ{7}} opin foliteji.

Ipin agbara bosipo ni ipa lori bi o ṣe buruju ilana. Awọn ẹru idawọle nfa lọwọlọwọ aisun ti o pọ si fifiranṣẹ ti o nilo{1} opin foliteji, lakoko ti awọn ẹru agbara pẹlu lọwọlọwọ lọwọlọwọ le jẹ ki foliteji fifiranṣẹ dinku ni ilodi si ju gbigba foliteji lọ. Iṣẹlẹ yii ṣe alaye idi ti awọn ohun elo iwulo gba awọn banki agbara agbara fun atunse ifosiwewe agbara-wọn dinku awọn adanu gbigbe mejeeji ati awọn ibeere ilana foliteji ni nigbakannaa.

Awọn ọna awoṣe mẹta n funni ni deede jijẹ ni idiyele ti idiju:

Kukuru Line isunmọ(labẹ 80 km) foju capacitance, atọju ila bi jara resistance ati inductance. Awoṣe irọrun yii n pese ± 5-10% deede to fun igbero akọkọ ṣugbọn kuna lati mu awọn agbara pataki ni awọn laini gigun.

Alabọde Line isunmọ(80-250 km) n pin kapasita shunt ni dọgbadọgba ni fifiranṣẹ ati gbigba awọn opin, ti o ṣẹda iyika π deede deede. Iṣe deede dara si ± 2-3%, jẹ ki o dara fun itupalẹ eto pinpin pupọ julọ.

Long Line isunmọ(loke 250 km) n pin ikọlu ati gbigba ni iṣọkan pẹlu gigun laini, nilo awọn solusan idogba iyatọ. Ọna ti o peye julọ yii di pataki fun gbigbejade {{2} foliteji giga nibiti awọn aṣiṣe 1% paapaa ṣe aṣoju awọn megawatti agbara ati awọn iyapa foliteji pataki.

Apeere gbigbe ti o wulo ṣe afihan awọn imọran wọnyi: 138 kV, laini 100 km ṣe iranṣẹ iyaworan fifuye ile-iṣẹ 50 MW ni 0.85 agbara ifosiwewe aisun. Laini sile: resistance 0.15 Ω/km, inductive reactance 0.40 Ω/km. Lilo alabọde -iṣapẹrẹ laini, awọn onimọ-ẹrọ ṣe iṣiro ifọrọranṣẹ{9}}opin foliteji gbọdọ jẹ 142.3 kV lati fi jiṣẹ 138 kV ni ipari gbigba{12}}ilana 3.1% kan. Laisi atunse ifosiwewe agbara, ilana yoo kọja 5%, ti o le fa awọn aiṣedeede ohun elo lakoko ibeere ti o ga julọ.

Awọn ohun elo gidi dojukọ awọn ilolu afikun: awọn ẹru oniyipada jakejado ọjọ, awọn ipa iwọn otutu lori resistance adaorin, ati isọpọ ti iran ti a pin kaakiri ti o le yi awọn arosinu ṣiṣan agbara ibile pada. Ilọsoke ti awọn orisun agbara isọdọtun ati awọn ọkọ ina mọnamọna ti jẹ ki ilana foliteji ni kekere{1} awọn nẹtiwọki pinpin foliteji ti o pọ si, ti o nilo awọn ilana imotuntun kọja awọn isunmọ ibile.

Lakoko ti ilana palolo ṣapejuwe ihuwasi eto inherent, awọn ẹrọ ilana ti nṣiṣe lọwọ mọọmọ ṣakoso foliteji nipasẹ awọn ọna ṣiṣe lọpọlọpọ. Imọ-ẹrọ kọọkan nfunni ni awọn anfani ọtọtọ ti o baamu si awọn ohun elo kan pato.

Awọn olutọsọna laini ṣiṣẹ bi awọn resistors oniyipada ti iṣakoso itanna. Wọn lo ẹrọ iwọle ti nṣiṣe lọwọ gẹgẹbi MOSFET tabi BJT ti iṣakoso nipasẹ ampilifaya giga{1}, ti n ṣe afiwe foliteji itọkasi inu pẹlu foliteji ti a ṣe ayẹwo lati mu iyatọ wọn lọ si odo. Yipo esi lemọlemọfún ṣatunṣe resistance ano kọja lati sanpada fun fifuye tabi awọn ayipada igbewọle.

Ilana iṣiṣẹ n ṣẹda aropin ti o niiṣe: awọn olutọsọna laini le sọ silẹ foliteji nikan, ati titẹ sii lọpọlọpọ -jade iyatọ ti njade bi ooru. Fun igbewọle 12V ti n ṣejade iṣelọpọ 5V ni 2A, olutọsọna tuka (12-5)×{6}}W bi ooru lakoko ti o nfi 10W nikan ranṣẹ si ẹru-ṣiṣe ṣiṣe 42%. Ẹru igbona yii jẹ dandan heatsinking ti o ṣafikun idiyele, iwọn, ati awọn italaya iṣakoso igbona.

Pelu awọn ailagbara ṣiṣe, awọn olutọsọna laini jẹ gaba lori awọn ohun elo ti o ni idiyele awọn agbara wọn:

Ijade ariwo kekere: Ko si awọn igbohunsafẹfẹ iyipada ti o ṣafihan ti o ṣe tabi kikọlu itanna eletiriki, pataki fun awọn iyika afọwọṣe, ohun elo ohun, ati awọn eto RF

Iyara tionkojalo idahunAwọn esi afọwọṣe deede dahun laarin awọn iṣẹju-aaya lati fifuye awọn ayipada, apẹrẹ fun awọn microprocessors pẹlu awọn ibeere lọwọlọwọ iyipada ni iyara

Oniru ayedero: Nbeere nikan awọn agbara titẹ sii / iṣelọpọ ti o kọja IC olutọsọna, awọn apẹrẹ laini dinku aaye igbimọ ati kika paati

Owo pooku: Imujade iwọn didun giga {{0} ati awọn iyika ti o rọrun jẹ ki awọn olutọsọna laini jẹ aṣayan ti ọrọ-aje julọ fun awọn ipele agbara iwọntunwọnsi

LM7805, olutọsọna laini 5V kan nibi gbogbo, ṣe apẹẹrẹ ẹka naa. Ni idiyele labẹ $0.50 ni iwọn didun, o ṣe jiṣẹ to 1.5A pẹlu aṣoju laini 50-60mV deede ati ilana fifuye 100mV. Fun batiri{9} awọn ẹrọ ti o ni agbara nibiti foliteji igbewọle ṣe ibaamu awọn ibeere iṣẹjade, awọn olutọsọna laini kekere{10}dropout (LDO) ṣiṣẹ pẹlu awọn iyatọ igbewọle-jade ni isalẹ 300mV, idinku egbin lakoko idaduro awọn anfani ariwo.

Awọn olutọsọna iyipada lo ọna ti o yatọ patapata: yiyipada awọn eroja ibi ipamọ agbara ni iyara (awọn inductors ati awọn capacitors) lati gbe agbara lati titẹ sii si iṣelọpọ. Awọn olutọsọna iyipada ṣaṣeyọri iṣẹ ṣiṣe giga{1}} nigbagbogbo 85-95%- pataki pataki nigbati awọn iyatọ foliteji igbewọle-jade ti o ṣe pataki wa, ṣugbọn nilo awọn paati eka diẹ sii ati ṣe ipilẹṣẹ ariwo.

Awọn topologies ipilẹ mẹta koju awọn iwulo iyipada oriṣiriṣi:

Ẹbọ (Igbese - Isalẹ)converters daradara din foliteji. Iyipada yipada laarin sisopọ inductor si foliteji titẹ sii ati ilẹ ni awọn igbohunsafẹfẹ lati 100 kHz si ọpọlọpọ MHz. Nigbati a ba sopọ si titẹ sii, lọwọlọwọ yoo dagba soke ninu inductor, titoju agbara pamọ sinu aaye oofa rẹ. Nigbati o ba yipada si ilẹ, aaye ti o ṣubu n tu agbara si iṣẹjade. Ojúṣe (ìpín ìdá ọgọ́rùn-ún àkókò tí a so pọ̀ mọ́ àtẹ̀wọlé) taara nṣakoso foliteji àbájáde: VOUT=VIN × D.

Igbegasoke (Igbese{0}}Igbese)converters ró foliteji lilo tobaramu yipada. Nigbati iyipada ba so inductor pọ si ilẹ, lọwọlọwọ n gbe soke. Nsii awọn yipada fi agbara mu inductor lọwọlọwọ nipasẹ awọn wu ẹrọ ẹlẹnu meji foliteji, fifi si input foliteji. Ṣe alekun awọn oluyipada awọn ina ina ẹhin LED, batiri-awọn ẹrọ ti o ni agbara ti o nilo awọn foliteji giga, ati awọn ọna ṣiṣe braking atunṣe.

Ẹtu - Igbelarugeawọn oluyipada pese awọn foliteji o wu boya loke tabi isalẹ titẹ sii, pataki fun awọn ohun elo batiri nibiti foliteji yatọ jakejado itusilẹ. Batiri lithium alagbeka kan - kan wa lati 4.2V ti o ti gba agbara ni kikun si 3.0V ti dinku; ẹtu kan-oluyipada n ṣetọju iṣẹjade 3.3V ti o duro duro ni iwọn yii.

Awọn olutọsọna iyipada nilo awọn akiyesi apẹrẹ iṣọra ti awọn olutọsọna laini yago fun:

Ifamọ Ìfilélẹ: Giga -Yíyipada igbohunsafẹfẹ ṣẹda awọn aaye itanna ti o le ṣe tọkọtaya sinu awọn iyika ti o wa nitosi. Awọn agbara igbewọle ati iṣelọpọ gbọdọ wa ni isunmọ si olutọsọna, awọn ọkọ ofurufu ilẹ nilo pipin iṣọra, ati awọn ọran iṣalaye inductor.

Aṣayan paati: Iye inductor, idiyele lọwọlọwọ, ati awọn abuda itẹlọrun taara ni ipa lori ṣiṣe ati ripple ti o wu jade. Aṣayan kapasito gbọdọ ṣe akọọlẹ fun ESR (Equivalent Series Resistance) ni yiyi awọn loorekoore.

Iṣakoso lupu iduroṣinṣin: Awọn nẹtiwọọki isanpada esi nilo itupalẹ esi igbohunsafẹfẹ lati rii daju iṣẹ iduroṣinṣin kọja gbogbo awọn ipo fifuye lakoko ti o n ṣetọju esi iyara iyara.

Awọn olutọsọna iyipada ode oni ṣepọ iṣẹ ṣiṣe ti o pọ si lati jẹ ki imuse rọrun. Texas Instruments 'Ti o rọrun Switcher jara ati Awọn ẹrọ Analog' μModule olutọsọna fi sabe inductor ati iṣakoso circuitry ni kan nikan package, to nilo nikan ita input / o wu capacitors.

Ferroresonant Ayirapadasoju a oto palolo ilana ona. Awọn ayirapada wọnyi nṣiṣẹ pẹlu imooru oofa wọn ti o mọọmọ kun fun pupọ julọ ti iyipo AC, ṣiṣeda foliteji ti njade igbagbogbo bi o ti jẹ pe awọn iyatọ titẹ sii lọpọlọpọ, lakoko ti o tun ṣe sisẹ awọn irẹpọ ati pese gigun kukuru{{1} nipasẹ agbara lakoko ipadanu agbara. Irọrun ati ruggedness wọn baamu awọn agbegbe ile-iṣẹ lile, ṣugbọn ṣiṣe ti ko dara (60-80%) ati awọn ohun elo opin iran ooru. Awọn ipese agbara alurinmorin Arc ati anfani ina itusilẹ lati awọn abuda ferroresonant.

Lori - Awọn oluyipada Tẹ ni kia kia (OLTCs)pese foliteji ilana fun pinpin Ayirapada. Tẹ ni kia kia ninu awọn iyipo ti jara ti oluyipada ngbanilaaye awọn idari itanna lati ṣatunṣe ipin titan lakoko ti o ni agbara, igbelaruge tabi bucking foliteji titẹ sii lati ṣetọju iṣelọpọ laarin awọn pato. Awọn ohun elo n gba awọn OLTC ni awọn ile-iṣẹ lati sanpada fun awọn isunmi foliteji lẹgbẹẹ awọn ifunni pinpin, ni igbagbogbo ṣiṣẹ ni awọn igbesẹ 32 ti 0.625% atunṣe lati ṣetọju awọn ẹgbẹ foliteji ± 5%.

Voltage Regulation

Yiyan ati imuse ilana foliteji nilo igbelewọn eleto ti ọpọlọpọ awọn ifosiwewe interdependent. Awọn yiyan ti ko tọ ja si awọn ikuna ilana ti o le ma farahan titi ti imuṣiṣẹ aaye, ṣiṣẹda awọn atunto gbowolori tabi awọn atunṣe aaye.

Gbona Isakoso jọba Aseyori olutọsọna Linear

Pipada ooru ti awọn olutọsọna laini tẹle ilana ti o rọrun ṣugbọn ti ko ni idariji: PDISS=(VIN - VOUT) × ILOAD. Olutọsọna ti o ntẹ 24V silẹ si 5V lakoko ti o n pese 2A npa 38W- diẹ sii ju ọpọlọpọ awọn ipese agbara lọ 'jade lapapọ. Ẹru igbona yii nilo igbona gbigbona ti awọn onimọ-ẹrọ nigbagbogbo foju foju wo.

Ìpapọ-si{1}}àjàkálẹ̀ gbígbóná janjan (θJC) àti ọ̀rọ̀{2}}si{3}}àírẹ́fẹ́fẹ́ gbígbóná (θCA) pinnu ìwọ̀n ìgbóná iṣẹ́: TJ=TA + (θJC + θCA) × PDISS. Ti iwọn otutu ipade ba kọja awọn iwọnwọn (nigbagbogbo 125{16}}150 iwọn ), olutọsọna wọ inu tiipa igbona, idalọwọduro iṣẹ ṣiṣe eto. Fun apẹẹrẹ 38W pẹlu θJC=2 ìyí /W ati θCA=15 ìyí /W (a ro pe igbona iwọntunwọnsi), iwọn otutu ipade ga soke si iwọn 25 + 17 × 38=671 ìyí -ti ara ko ṣee ṣe. Oju iṣẹlẹ yii nilo boya ṣiṣan afẹfẹ fi agbara mu idinku θCA si iwọn 4 / W, tabi yi pada si topology ti o munadoko diẹ sii.

Iṣagbewọle{{0}Ijade Awọn Itọsọna Iyatọ Foliteji Aṣayan Topology

Iwọn iyipada foliteji ni ipilẹṣẹ pinnu iṣeeṣe ti awọn ọna oriṣiriṣi. Awọn olutọsọna laini jẹ oye nigbati (VIN - VOUT) wa ni kekere {{2} ni deede labẹ 5V- ati gbejade iwọntunwọnsi lọwọlọwọ. Ni ikọja awọn iloro wọnyi, awọn anfani ṣiṣe iyipada bori idiju wọn.

Wo awọn oju iṣẹlẹ mẹta fun iṣelọpọ 5V ni 2A:

9V igbewọle: Linear dissipates 8W (64% daradara), yi pada 1.5W (93% daradara). Linear si maa wa dada ti ariwo ọrọ ati aaye gba heatsinking laaye.

24V igbewọle: Linear dissipates 38W (26% daradara), yi pada 2.5W (91% daradara). Yipada lọna ti o ga ju -ona laini ti ko wulo laisi itutu agbaiye.

3.7V Li{1}}batiri ion: Linear ko le ṣe alekun foliteji; owo -po iyipada ti o nilo. Eyi ṣe aṣoju iyatọ agbara ipilẹ, kii ṣe ṣiṣe lasan.

Fifuye lọwọlọwọ dainamiki apẹrẹ Transient Performance

Awọn ọna oni nọmba ode oni ṣafihan awọn profaili fifuye nija. Awọn iyipada microprocessors laarin awọn ipinlẹ oorun ti o ya milliamps ati iṣẹ agbara ni kikun- ti n beere fun ọpọ amperes laarin iṣẹju-aaya. Awọn olutọsọna agbara giga{3} yi ara wọn ka pẹlu awọn dosinni ti awọn eerun DrMOS -iwakọ iṣọpọ ati awọn paati FET agbara{5}ganged ni afiwe lati pese lọwọlọwọ ti o to ati ṣetọju ṣiṣe ni isalẹ awọn idiyele ti o pọju.

Idahun igba diẹ ti olutọsọna - bawo ni foliteji ti njade yarayara gba pada lati awọn iyipada fifuye lojiji{1} da lori ọpọlọpọ awọn ifosiwewe:

O wu agbara: Tobi capacitors pese diẹ idiyele ifiomipamo nigba tionkojalo, diwọn foliteji fibọ, ṣugbọn o lọra esi lupu esi. Awọn iye deede wa lati 10μF fun kekere{2}}LDOs lọwọlọwọ si 1000μF fun ọpọlọpọ-awọn olutọsọna iyipada amp.

Bandiwidi lupu esi: Yiyara losiwajulosehin atunse awọn aṣiṣe diẹ sii ni yarayara sugbon ewu aisedeede ti o ba ti aibojumu san. Awọn iyipo iṣakoso olutọsọna iyipada nigbagbogbo ṣiṣẹ ni 1/10th si 1/5th igbohunsafẹfẹ iyipada.

ESR ti o wu kapasito: Awọn ẹya resistive ti impedance capacitor pinnu igbesẹ foliteji lẹsẹkẹsẹ lakoko awọn gbigbe gbigbe. Kekere -ESR seramiki (labẹ 10mΩ) tabi awọn agbara agbara polima dinku ipa yii.

Awọn pato ṣe iwọn idahun igba diẹ bi iyapa foliteji o wu ati akoko imularada fun igbesẹ fifuye asọye. Awọn olutọsọna iyipada didara ṣetọju iṣelọpọ laarin 2-3% lakoko igbesẹ fifuye 50%, n bọlọwọ si ilana laarin awọn iṣẹju 50-100.

Ibiti Ṣiṣẹ Ayika Awọn Idiwọn Ẹka Aṣayan

Awọn olutọsọna foliteji gbọdọ ṣiṣẹ ni igbẹkẹle kọja awọn iwọn otutu, awọn iyatọ foliteji titẹ sii, ati awọn ipo aapọn ẹrọ ni pato si agbegbe ohun elo wọn.

Awọn ohun elo ile-iṣẹ le ṣiṣẹ lati iwọn-40 si iwọn+85. Awọn ọja onibara maa n wo iwọn 0 si iwọn +70. Awọn agbegbe mọto eletan -40 iwọn si +125 agbara ìyí pẹlu afikun awọn ibeere fun ibaramu eletiriki ati idiwọ mọnamọna. Awọn idiyele wọnyi kii ṣe awọn ala ailewu lainidii-awọn paati kuna nigbati awọn pato ti kọja.

Iwọn otutu yoo ni ipa lori gbogbo awọn paramita olutọsọna. Awọn itọkasi foliteji n lọ pẹlu iwọn otutu ni awọn oṣuwọn ti a sọ ni ppm/ iwọn. Itọkasi pẹlu 50 ppm/isọdipalẹ ìyí n yi 0.005% fun alefa kan-o dabi ẹnipe o kere, ṣugbọn jijade aṣiṣe 0.4% kọja iwọn iwọn 80 kan. Fun eto 5V, eyi duro fun iyatọ 20mV, o le rú awọn ibeere ifarada wiwọ. Awọn ohun elo pipe gba iwọn otutu{11}} awọn itọkasi isanpada ti o ṣaṣeyọri ni isalẹ 10 ppm/ iwọn.

Awọn iyatọ foliteji titẹ sii agbara ilana laini idanwo. Batiri{1} awọn ọna ṣiṣe ti o ni agbara n rii ibajẹ foliteji jakejado itusilẹ{2}}apo mẹrin-celi NiMH lati 5.6V titun si 4.0V ti dinku. Awọn ọna ẹrọ mọto farada otutu -crank (7V) ati fifuye{9}}idasonu (40V+) awọn igba diẹ. AC -ohun elo ti o ni agbara gbọdọ mu awọn ipo brownout ati apọju. Aṣayan olutọsọna gbọdọ yika iwọn titẹ sii ni kikun pẹlu ala.

Awọn imuse gidi{0} agbaye ṣe afihan bi ilana foliteji ṣe ni ipa taara awọn idiyele iṣẹ, igbẹkẹle ọja, ati ipo ifigagbaga ni gbogbo awọn ile-iṣẹ.

Awọn ile-iṣẹ data hyperscale njẹ 1{1}2% ti ina mọnamọna agbaye{3} ni aijọju 200 terawatt-wakati lọdọọdun. Paapaa awọn ilọsiwaju imunadoko alapin tumọ si awọn ifowopamọ iṣẹ ṣiṣe pataki ati ipa ayika.

Ẹka ile-iṣẹ data ti o pọ si wiwakọ iṣiro awọsanma ati awọn iṣẹ oni nọmba ti pọ si imuṣiṣẹ olutọsọna foliteji nitori iwulo pataki fun iduroṣinṣin foliteji kọja awọn amayederun ohun elo. Ohun elo 10 MW deede n na $7{5}} miliọnu 8 lọdọọdun lori ina ni awọn oṣuwọn ile-iṣẹ. Imudara iṣẹ ṣiṣe 2%{6}} ti o ṣee ṣe nipasẹ ilana foliteji ilọsiwaju ti o dinku awọn adanu iyipada-fipamọ $140,000-160,000 fun ọdun kan fun ohun elo kan.

Awọn ile-iṣẹ data Google lo awọn modulu olutọsọna foliteji aṣa (VRMs) ti o wa ni ipo lẹsẹkẹsẹ nitosi awọn ilana olupin, dinku awọn ipadanu resistance ni ifijiṣẹ agbara. Ọna “sunmọ{1} si{2}} fifuye” yii dinku foliteji pinpin lati 12V si foliteji mojuto ero isise (0.7-1.2V) pẹlu ṣiṣe 92-94% ni dipo 88-90% fun awọn apẹrẹ aṣa. Kọja awọn amayederun agbaye ti Google, eyi n pese awọn mewa ti miliọnu ni awọn ifowopamọ ọdọọdun.

Ipenija imọ-ẹrọ n pọ si pẹlu iwuwo agbara ero isise. Awọn CPUs olupin ode oni njẹ 200-350W ti o ni idojukọ ni agbegbe iku 50mm × 50mm -iwuwo agbara ti o sunmọ 100 W/cm². Gbigbe agbara yii lakoko mimu foliteji laarin ± 50mV nilo ilana ti ọpọlọpọ{10}ilana pẹlu pinpin lọwọlọwọ gangan ati idahun iyara akoko. Lapapọ iye owo giga -opin ilana foliteji olupin ju $150 lọ, ti o ṣojuuṣe awọn inawo pataki{13} ti awọn ohun elo ti o ṣe idalare nikan nipasẹ igbẹkẹle ati awọn anfani ṣiṣe.

Awọn ọna ṣiṣe adaṣe adaṣe ṣepọ ẹgbẹẹgbẹrun awọn sensọ, awọn oṣere, ati awọn eto iṣakoso eyiti iṣẹ amuṣiṣẹpọ da lori agbara iduroṣinṣin. Awọn aiṣedeede foliteji nfa aṣiṣe - akoko, awọn abawọn didara, ati ibajẹ ohun elo.

Ohun elo iṣelọpọ semikondokito duro fun ọran ti o pọju. Awọn ohun elo fọtolithography nilo nanometer{1} deede ipo ipo iwọn ni itọju jakejado awọn wakati{2} awọn ilana ifihan gigun. Awọn iyatọ foliteji ti o nfa paapaa jitter timing microsecond ni awọn olutona mọto stepper le ṣe aiṣedeede awọn ilana boju-boju, fifa awọn wafers ti o jẹ $5,000-10,000 kọọkan. Fab{9}} awọn ọna ṣiṣe ilana foliteji jakejado ti n gba sisẹ ti nṣiṣe lọwọ ati awọn ipele idamu laiṣe pupọ jẹ boṣewa, ti o jẹ idiyele awọn miliọnu lati fi sori ẹrọ ṣugbọn idilọwọ awọn adanu ti o ni ibatan abawọn aṣẹ titobi nla.

Awọn iṣelọpọ ti o rọrun dojukọ awọn ọran kanna ni iwọn idinku. Olupese awọn ẹya ara ẹrọ adaṣe ti n ṣiṣẹ awọn ile-iṣẹ ẹrọ CNC ṣe awari awọn aṣiṣe onisẹpo aarin ti o tọpa si awọn sags foliteji lakoko iyipada fifuye IwUlO. Awọn dips foliteji 3-5% duro nikan 100-200 milliseconds ṣugbọn awọn eto iṣakoso servo idamu, nfa awọn aṣiṣe ipo ti o kọja awọn ifarada. Fifi awọn olutọsọna foliteji pẹlu iwọn atunse 10-15% ati<20ms response time eliminated defects, justifying the $30,000 equipment cost through prevention of $200,000+ annual scrap costs.

Ilana foliteji ni kekere {{0} awọn netiwọki pinpin foliteji ti dagba sii ni idiju nitori awọn orisun agbara isọdọtun ati awọn ọkọ ina gbigbona, to nilo awọn ilana imotuntun lati ṣakoso imunadoko awọn profaili foliteji. Oorun ati iran afẹfẹ ṣafihan ṣiṣan agbara bidirectional ati awọn iyatọ iṣelọpọ iyara ti awọn amayederun grid ibile ko ṣe apẹrẹ lati gba.

Olufun pinpin igberiko laisi ilana foliteji le rii 8-10% foliteji dide ni awọn aaye pẹlu iran oorun ti o wuwo lakoko ọsan, irufin awọn opin foliteji IwUlO ati agbara mu awọn oluyipada oorun lati dinku iṣelọpọ. Fifi awọn olutọsọna foliteji laini (LVRs) ni awọn aaye ilana lẹgbẹẹ atokan n ṣetọju foliteji laarin awọn opin ± 5%, gbigba lilo agbara isọdọtun ti o pọju.

Awọn aje ojurere idoko ilana. IwUlO ti o nlo $ 500,000 lati fi sori ẹrọ LVRs lori atokan jẹ ki 2-3 MW ti agbara oorun ti a pin kaakiri ti bibẹẹkọ yoo nilo $ 2-3 million ni awọn iṣagbega ile-iṣẹ tabi atunṣe atokan. Ilana ilana n pese ipadabọ 4-6 × lori idoko-owo lakoko ti o ṣe atilẹyin awọn ibi-afẹde isọdọtun agbara.

Awọn ọna ipamọ agbara batiri bakanna nilo ilana foliteji fafa. Akoj - lithium 10 MWh - fifi sori ion ni iriri awọn iyatọ foliteji ti o kọja 20% ni gbogbo idiyele-awọn iyipo idasile. Awọn ọna ṣiṣe iyipada agbara gbọdọ ṣe ilana foliteji DC si ẹrọ oluyipada lakoko mimu ṣiṣe ṣiṣe ga julọ-awọn apẹrẹ aṣoju ṣaṣeyọri 96{9}}97% ṣiṣe ni lilo awọn topologies iyipada ipele mẹta pẹlu iṣakoso foliteji ti nṣiṣe lọwọ.

Awọn abuda foliteji ti awọn kemistri batiri ti o yatọ taara ni ipa awọn ibeere ilana, eyiti o ṣalaye idi ti awọn ijiroro ni ayikalitiumu vs ipilẹ batirinigbagbogbo aarin lori awọn profaili idasilẹ. Awọn sẹẹli litiumu ṣetọju foliteji alapin (3.0{5}}3.7V pẹlu sag iwonba) jakejado pupọ julọ yiyipo itusilẹ wọn, lakoko ti awọn sẹẹli alkali ṣe afihan idinku foliteji lemọlemọ lati 1.6V si 0.9V. Iyatọ ipilẹ yii jẹ ki awọn batiri lithium ga gaan fun awọn ẹrọ ti o ni awọn ibeere ilana foliteji wiwọn- awọn kamẹra oni nọmba, awọn ẹrọ iṣoogun, ati ẹrọ itanna to ṣee gbe ti o dẹkun iṣẹ nigbati foliteji ipese lọ silẹ ni isalẹ awọn iloro kan pato. Awọn batiri alkaline n ṣiṣẹ ni pipe nikan ni awọn ohun elo ti o farada ti awọn swing foliteji jakejado tabi awọn ti n gba ilana imudara owo-owo ti o lagbara lati sanpada fun titẹ foliteji idinku.

Voltage Regulation

Awọn ikuna ilana foliteji farahan ni awọn ọna arekereke ti o diju laasigbotitusita. Ṣiṣayẹwo eto eto tẹsiwaju nipasẹ awọn aami aisan akiyesi si awọn idi gbongbo.

Awọn aami aisan: Awọn atunto ohun elo tabi Iwa aiṣedeede

Nigbati awọn ọna ẹrọ oni-nọmba ṣe afihan awọn atunto ti ko ṣe alaye, data ti bajẹ, tabi iṣẹ aiṣedeede, ilana foliteji ti ko to lakoko awọn gbigbe gbigbe nigbagbogbo nfa iṣoro naa. Awọn alabojuto microcontrollers nilo foliteji ti o wa loke 90{2}}95% ti ipin lakoko iṣẹ-sisọ silẹ ni ṣoki ni isalẹ iloro yii nfa wiwa brownout ati atunto eto.

Ijeri nilo wiwọn oscilloscope ti foliteji ipese lakoko iṣẹ aṣoju, ni pataki yiya awọn iṣẹlẹ igba diẹ. Ṣeto okunfa lati mu awọn foliteji silẹ ni isalẹ 95% ti ipin, pẹlu ijinle iranti to lati gbasilẹ ọpọlọpọ awọn milliseconds ṣaaju ati lẹhin iṣẹlẹ naa. Ti awọn alakọja ba han ni ibamu pẹlu awọn iyipada fifuye (awọn ẹrọ ti n bẹrẹ, awọn atagba ṣiṣẹ, ati bẹbẹ lọ), ailagbara ilana jẹ timo.

Ipinnu da lori boya ọrọ naa wa lati awọn idiwọn olutọsọna tabi agbara iṣelọpọ aipe. Àmújáde àmújáde tí ó pọ̀ síi n pèsè àfipamọ́ agbára ráńpẹ́ púpọ̀ síi{1}} ìlọ́po méjì agbára ìdajì ìwọ̀n foliteji dip magnitude. Ti agbara agbara ba pọ si fihan awọn ipadabọ idinku, o ṣeeṣe ki bandiwidi loop olutọsọna ko le dahun ni iyara to, to nilo boya yiyan olutọsọna yiyara tabi aaye agbegbe-