کدام دستگاه های الکترونیکی قدرت توسط اینورترهای ذخیره انرژی هدایت می شوند؟

عملکرد اینورترهای ذخیره انرژی نه تنها برای بهبود کارایی و پایداری عملیاتی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی مفید است، بلکه به عنوان یک بستر اطلاعاتی برای انتقال اطلاعات مختلف، پردازش و تعامل انسان و ماشین در زمان واقعی در کل سیستم ذخیره‌سازی انرژی عمل می‌کند. ، آن را به یک تجهیزات حیاتی تبدیل می کند.

اینورتر قلب ذخیره انرژی است. وظیفه اصلی یک اینورتر ذخیره انرژی تبدیل DC به برق AC مورد نیاز برای زندگی روزمره است و اجزای اصلی که به این عملکرد دست می یابند نیمه هادی های قدرت (مانند IGBT و MOSFET) هستند.

این نیمه هادی های قدرت می توانند هزاران یا حتی ده ها هزار بار در ثانیه سوئیچ کنند و سپس تغییرات مدار را از طریق سیگنال ها کنترل کنند تا جریان مستقیم را به جریان متناوب سینوسی تبدیل کنند.

از طریق تجزیه و تحلیل آماری شرکت‌های معروف اینورتر مانند Sunac Power، Gudewei و Jinlang Technology، اجزای سازه‌ای 23 درصد هزینه، IGBT و MOS 20 درصد هزینه را به خود اختصاص می‌دهند، قطعات مغناطیسی 17 درصد از هزینه را تشکیل می‌دهند. و مدارهای مجتمع تراشه 10 درصد از هزینه را تشکیل می دهند. از جمله IGBT، مدارهای مجتمع تراشه، خازن ها، حسگرها، بردهای PCB و سایر محصولات موجود در اینورترها به حوزه الکترونیک قدرت تعلق دارند.

مشاهده می شود که دستگاه های الکترونیکی قدرت 46 درصد از هزینه اینورترها را تشکیل می دهند و جزء اصلی هستند.

بنابراین شایان ذکر است که دستگاه های نیمه هادی مورد استفاده در اینورترهای ذخیره انرژی شامل IGBT، ترانزیستور MOS، MCU، تراشه مدیریت توان، خازن، برد PCB و ... می باشد که در این میان، IGBT، ترانزیستور MOS و آی سی مدیریت توان نسبت بالایی دارند. و مقدار زیادی در اینورترهای ذخیره انرژی و وسایل ضروری هستند.

می‌توان پیش‌بینی کرد که با بهبود رونق ذخیره‌سازی انرژی، تقاضا برای دستگاه‌های نیمه‌رسانا در اینورترها افزایش می‌یابد، که فرصت بسیار خوبی برای شرکت‌های تولیدکننده دستگاه‌های نیمه‌رسانا برای چیدمان بازار ذخیره‌سازی انرژی در آینده است.

1. IGBT

کارکردهای اصلی IGBT در زمینه ذخیره انرژی عبارتند از تبدیل ولتاژ، تبدیل فرکانس، تبدیل جریان متناوب و غیره. این یک وسیله ضروری در کاربردهای ذخیره انرژی است.

IGBT یک دستگاه نیمه هادی قدرت ولتاژ کاملاً کنترل شده مرکب است که از BJT (ترانزیستور دوقطبی) و MOS (ترانزیستور اثر میدانی گیت عایق) تشکیل شده است که مزایای امپدانس ورودی بالای ماسفت و افت ولتاژ هدایت پایین GTR را ترکیب می کند. IGBT جزء اصلی برای تبدیل و انتقال انرژی است که معمولاً به عنوان "CPU" دستگاه های الکترونیکی قدرت شناخته می شود.

چشم انداز رقابتی IGBT

با توجه به نیازهای بالای طراحی و فرآیند IGBT، و همچنین فقدان استعدادهای فنی مرتبط با IGBT، پایه فرآیند ضعیف و شروع دیرهنگام صنعتی سازی شرکت در چین، بازار IGBT مدت هاست در انحصار شرکت های بزرگ چند ملیتی خارجی قرار گرفته است.

از سال 2015، نرخ خودکفایی IGBT چین از 10 درصد فراتر رفته و به تدریج در حال افزایش است. انتظار می رود که نرخ خودکفایی IGBT چین تا سال 2024 به 40 درصد برسد. بر اساس الزامات داخلی سازی اجزای اصلی پیشنهاد شده در سیاست های ملی مربوطه، جایگزینی داخلی به روند توسعه صنعت IGBT داخلی تبدیل شده است.

در حال حاضر، بازار داخلی IGBT عمدتاً تحت سلطه سازندگان خارج از کشور مانند Infineon، Mitsubishi Electric و Fuji Electric است. سه شرکت برتر در سهم بازار IGBT چین عبارتند از Infineon، Mitsubishi Electric و Fuji Electric. در این میان، Infineon با 15.9 درصد بالاترین نسبت را دارد.

2. ترانزیستور MOS

ماسفت نوعی FET با گیت عایق است که ولتاژ رسانایی دستگاه را تعیین می کند. اختراع ماسفت ها برای غلبه بر معایب FET ها از جمله مقاومت بالای تخلیه، امپدانس ورودی متوسط ​​و عملکرد کند بود. بنابراین ماسفت ها را می توان شکل پیشرفته FET نامید.

ماسفت ها معمولا برای سوئیچینگ یا تقویت سیگنال ها استفاده می شوند. توانایی تغییر رسانایی با ولتاژ اعمال شده می تواند برای تقویت یا سوئیچ سیگنال های الکترونیکی استفاده شود.

ماسفت ها رایج ترین ترانزیستورها در مدارهای دیجیتال تا به امروز هستند، زیرا تراشه های حافظه یا ریزپردازنده ها ممکن است حاوی صدها یا میلیون ها ترانزیستور باشند.

ترانزیستورهای MOS مکمل با توجه به توانایی آنها در ساختن از نیمه هادی های نوع p یا n می توانند برای ساخت مدارهای سوئیچ با مصرف برق بسیار کم در قالب منطق CMOS استفاده شوند.

در مدارهای دیجیتال و آنالوگ، ماسفت ها در حال حاضر حتی بیشتر از BJT ها رایج هستند.

3. تراشه مدیریت انرژی

تراشه مدیریت توان تراشه ای در سیستم های دستگاه های الکترونیکی است که وظیفه تبدیل، توزیع، تشخیص و سایر مدیریت انرژی الکتریکی را بر عهده دارد. عمدتاً مسئول شناسایی دامنه منبع تغذیه CPU، تولید امواج گشتاور کوتاه مربوطه، و هدایت خروجی توان مدار بعدی است.

برخی از تراشه‌های اصلی مدیریت انرژی، تراشه‌های دوگانه درون خطی هستند، در حالی که برخی دیگر بسته‌های نصب سطحی هستند. در میان آنها، تراشه سری HIP630x یک تراشه مدیریت انرژی کلاسیک است که توسط شرکت معروف طراحی تراشه Intersil طراحی شده است.

این منبع تغذیه دو/سه/چهار فاز را پشتیبانی می کند، از VRM9 پشتیبانی می کند.{1} مشخصات، محدوده ولتاژ خروجی 1.1V{4}}.85V است، می تواند خروجی را برای فواصل زمانی 0.025V تنظیم کند، سوئیچ فرکانس تا 80 کیلوهرتز و دارای ویژگی های منبع تغذیه بزرگ، ریپل کوچک و مقاومت داخلی کم است. این می تواند دقیقا ولتاژ منبع تغذیه CPU را تنظیم کند.

تراشه های رایج مدیریت انرژی عبارتند از HIP6301، IS6537، RT9237، ADP3168، KA7500، TL494 و غیره.

همه دستگاه های الکترونیکی دارای منبع تغذیه هستند، اما سیستم های مختلف نیازهای متفاوتی برای منبع تغذیه دارند. به منظور به حداکثر رساندن عملکرد سیستم های الکترونیکی، انتخاب مناسب ترین روش مدیریت توان ضروری است.

دامنه مدیریت توان بسیار گسترده است، از جمله تبدیل انرژی فردی (عمدتاً DC به DC، یعنی DC/DC)، توزیع و تشخیص انرژی فردی، و همچنین سیستم‌هایی که تبدیل انرژی و مدیریت انرژی را ترکیب می‌کنند.

به همین ترتیب، طبقه‌بندی تراشه‌های مدیریت انرژی نیز شامل این جنبه‌ها می‌شود، مانند تراشه‌های توان خطی، تراشه‌های مرجع ولتاژ، تراشه‌های برق سوئیچ، تراشه‌های درایور LCD، تراشه‌های درایور LED، تراشه‌های تشخیص ولتاژ، تراشه‌های مدیریت شارژ باتری و غیره.

4. برد PCB

برد مدار چاپی که به اختصار PCB نامیده می شود، همچنین به عنوان برد مدار چاپی، برد مدار چاپی، برد مدار چاپی نیز شناخته می شود.

الگوی رسانایی که توسط مدارهای چاپی، اجزای چاپی یا ترکیبی از هر دو بر روی یک زیرلایه عایق بر اساس طرحی از پیش تعیین شده تشکیل می‌شود، معمولاً مدار چاپی نامیده می‌شود، در حالی که الگوی رسانایی که اتصالات الکتریکی بین اجزای یک زیرلایه عایق را فراهم می‌کند، چاپ شده نامیده می‌شود. مدار.

ساختار محصول بخش بندی شده

در حال حاضر، محصولات زیربخش بردهای مدار چاپی در چین به طور عمده شامل شش نوع است: بردهای چند لایه، بردهای انعطاف پذیر، HDI (بردهای اتصال با چگالی بالا)، بردهای دو طرفه، پانل های تک و بسترهای بسته بندی.

داده‌ها نشان می‌دهد که بردهای چند لایه بیشترین نسبت محصولات برد مدار چاپی تقسیم‌بندی شده را در چین به خود اختصاص می‌دهند که به 45.97 درصد می‌رسد، بسیار بیشتر از سایر محصولات. بعدی تخته نرم است که 16.68٪ را به خود اختصاص داده است. نسبت HDI 16.59٪ است. علاوه بر این، نسبت پانل های دو طرفه، پانل های تک و بسترهای بسته بندی به ترتیب 11.34٪، 6.13٪ و 3.29٪ است.

5. MCU

تراشه MCU به یک واحد میکروکنترلر (MCU) اشاره دارد که به عنوان میکرو کامپیوتر تک تراشه یا میکروکنترلر نیز شناخته می شود. فرکانس و مشخصات واحد پردازش مرکزی را به طور مناسب کاهش می دهد و رابط های جانبی مانند حافظه، شمارنده، USB، تبدیل A/D، UART، PLC، DMA و حتی مدار درایور LCD را بر روی یک تراشه برای تشکیل سطح تراشه یکپارچه می کند. کامپیوتر، که می تواند ترکیبات مختلف کنترل را برای سناریوهای برنامه های مختلف انجام دهد. بنابراین، تراشه MCU یک تراشه میکروکنترلر است.

از نظر تامین کنندگان MCU، بسیاری از تولیدکنندگان اینورتر از MCU های سری C2000 TI استفاده می کنند. در حال حاضر، با ظهور میکرو اینورترها، برخی از تولیدکنندگان نیز شروع به استفاده از MCUهای هسته آرم 32- برای کنترل اصلی کرده‌اند.

بنابراین تامین کنندگان اصلی MCU شامل سازندگان خارجی مانند TI، NXP، ST، Microchip، Infineon، Renesas و همچنین سازندگان داخلی مانند Zhaoyi Innovation می باشد.

6. حسگرها

در اینورترهای ذخیره انرژی، تشخیص جریان و انتخاب سنسورهای جریان مناسب ضروری است. ما می توانیم تشخیص جریان را به چندین محدوده تقسیم کنیم.

1) جریان های DC یا AC از 5A تا 70A را تشخیص دهید.

سنسورهای جریان هال مبتنی بر تراشه، مانند IC سنسور جریان CH701، معمولاً برای تشخیص جریان‌های DC یا AC از 5A تا 50A استفاده می‌شوند. آنها یک راه حل اقتصادی و دقیق برای سنجش جریان AC یا DC در سیستم های صنعتی، خودرو، تجاری و ارتباطی هستند. بسته بندی کوچک یک انتخاب ایده آل برای برنامه های کاربردی با فضای محدود است، در حالی که با کاهش مساحت برد مدار، در هزینه ها نیز صرفه جویی می کند. کاربردهای معمولی شامل کنترل موتور، تشخیص و مدیریت بار، منابع تغذیه سوئیچینگ و حفاظت از خطا در جریان اضافه می باشد.

2) جریان های DC یا AC از 50A تا 200A را تشخیص دهید.

سنسورهای جریان نوع درج مستقیم را می توان انتخاب کرد

CH704 یک تراشه سنجش جریان یکپارچه ایزوله است که به طور خاص برای کاربردهای تشخیص جریان بالا توسعه یافته است. CH704 دارای یک مقاومت هادی اولیه داخلی 0.1 متر Ω است که به طور موثر گرمایش تراشه را کاهش می دهد و از تشخیص جریان بالا پشتیبانی می کند: ± 50A، ± 100A، ± 150A، ± 200A. این یک مدار منحصر به فرد جبران دما را در داخل یکپارچه می کند تا به سازگاری خوب تراشه در محدوده دمای کامل -40 تا 150 درجه دست یابد. تراشه برای حساسیت و ولتاژ خروجی ایستا (جریان صفر) قبل از خروج از کارخانه کالیبره شده است، که دقت معمولی ± 2٪ را در کل محدوده دما ارائه می دهد.

3) جریان DC یا AC بالاتر از 200A تا 1000A را تشخیص دهید.

از هال خطی و حلقه مغناطیسی می توان استفاده کرد و از سنسورهای هال قابل برنامه ریزی می توان برای دستیابی به تشخیص جریان تا 1500 آمپر استفاده کرد.

به عنوان مثال، تراشه هال خطی قابل برنامه ریزی CHI612 از منبع تغذیه 5 ولت پشتیبانی می کند. پهنای باند 120 کیلوهرتز،<3us response time, programmable 0.8-24 mV/G, 2% accuracy can be achieved within the full temperature range of -40 to 150 degrees. The chip completes the calibration of static (zero current) output voltage before leaving the factory.