Η πτώση των διόδων προς τα εμπρός έχει σημαντικό αντίκτυπο στην τροφοδοσία επικοινωνίας;

一, η φυσική ουσία της πτώσης της τάσης προς τα εμπρός και η ιδιαιτερότητα των σεναρίων επικοινωνίας
Η σταγόνα τάσης προς τα εμπρός μιας διόδου οφείλεται στη διαδικασία εξασθένισης του ενσωματωμένου - σε ηλεκτρικό πεδίο στη διασταύρωση PN. Όταν η τάση μεροληψίας προς τα εμπρός υπερβαίνει το κατώφλι (περίπου 0,6-0,8V για σωλήνες πυριτίου και περίπου 0,2-0,3V για σωλήνες γερμανίου), η διάχυση του φορέα σχηματίζει ένα ρεύμα, αλλά ταυτόχρονα, η μη αναστρέψιμη πτώση τάσης συμβαίνει λόγω της αντοχής. Αυτό το χαρακτηριστικό παρουσιάζει μια διπλή αντίφαση στην τροφοδοσία επικοινωνίας:
Ευαισθησία σε σενάρια χαμηλής τάσης: Οι σύγχρονες συσκευές επικοινωνίας χρησιμοποιούν συνήθως τάσεις τροφοδοσίας 3,3V, 1,8V ή ακόμα και χαμηλότερες. Η πτώση τάσης των διόδων πυριτίου στο 0,7V αντιπροσωπεύει έως και 21% - 39%, οδηγώντας άμεσα σε μείωση της απόδοσης της μετατροπής της ισχύος. Για παράδειγμα, στη μονάδα μετατροπής DC-DC μιας τροφοδοσίας επικοινωνίας 48V, εάν χρησιμοποιούνται παραδοσιακές διόδους ανορθωτή πυριτίου, μόνο ο δευτερεύων σύνδεσης διόρθωσης μπορεί να χάσει 1,4V, μειώνοντας τη συνολική απόδοση κατά σχεδόν 3 ποσοστιαίες μονάδες.
Η πρόκληση ακεραιότητας του υψηλού - σήματα συχνότητας: σε υψηλές εφαρμογές συχνότητας- όπως σταθμούς βάσης 5G, η μη γραμμική παραμόρφωση που προκαλείται από την πτώση τάσης διόδου μπορεί να διαταράξει τη φάση της συνέπειας των σημάτων συσσωμάτωσης φορέα. Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι όταν η διακύμανση του ρεύματος προς τα εμπρός υπερβαίνει το 20% της ονομαστικής τιμής, η πτώση τάσης της διόδου πυριτίου μπορεί να αλλάξει έως και 0,15V, το οποίο αρκεί για να προκαλέσει το EVM (πλάτος διανυσμάτων σφάλματος) του σήματος OFDM για να επιδεινωθεί κατά περισσότερο από 3DB.
2, πολυδιάστατη επίδραση της πτώσης τάσης προς τα εμπρός στο σύστημα τροφοδοσίας επικοινωνίας
1. Ποσοτική ανάλυση της απώλειας απόδοσης
Λαμβάνοντας μια συγκεκριμένη μονάδα ισχύος 48V/12V ως παράδειγμα, χρησιμοποιείται η δίοδος πυριτίου IN4007 (VF)=0.7 V@1A) όταν το κύκλωμα ανορθωτή είναι πλήρως φορτωμένο σε 10Α, η απώλεια διόδων φτάνει μόνο στο 7W, που αντιπροσωπεύει το 35% της συνολικής απώλειας της μονάδας. Εάν η δίοδος Schottky (VF) χρησιμοποιείται αντ 'αυτού=0.3 v@1a) η απώλεια μπορεί να μειωθεί σε 3W και η απόδοση μπορεί να βελτιωθεί κατά 2,2 ποσοστιαίες μονάδες. Για τα κέντρα δεδομένων που καταναλώνουν πάνω από ένα εκατομμύριο κιλοβάτ ώρες ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, αυτή η βελτίωση μπορεί να εξοικονομήσει εκατοντάδες χιλιάδες γιουάν σε λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος κάθε χρόνο.
2. Ο κρίσιμος αντίκτυπος της ακεραιότητας σήματος
Στο κύκλωμα μεροληψίας του PD (φωτοανιχνευτή) στην επικοινωνία οπτικών ινών, η μετατόπιση της θερμοκρασίας που χαρακτηρίζει την πτώση τάσης διόδου μπορεί να προκαλέσει θανατηφόρα προβλήματα. Η πτώση τάσης των διόδων πυριτίου μειώνεται με ρυθμό -2,2mV/ βαθμό με αυξανόμενη θερμοκρασία. Μέσα στο εύρος βιομηχανικής θερμοκρασίας από -40 βαθμούς έως +85 βαθμό, η πτώση τάσης αλλάζει κατά 0,28V. Εάν ο σχεδιασμός αντιστάθμισης θερμοκρασίας δεν χρησιμοποιείται, θα προκαλέσει την απόκλιση της τάσης μεροληψίας PD από το βέλτιστο σημείο λειτουργίας, με αποτέλεσμα τη μείωση περισσότερο από 1dB στην ευαισθησία λήψης και την άμεση μείωση της απόστασης μετάδοσης κατά διάφορα χιλιόμετρα.
3. Οι μακροπρόθεσμοι κίνδυνοι αξιοπιστίας
Η τοπική υπερθέρμανση που προκαλείται από τη θετική πτώση τάσης είναι μία από τις κύριες αιτίες της διακοπής ρεύματος επικοινωνίας. Οι δοκιμές έχουν δείξει ότι κάτω από ένα ρεύμα 10Α, η θερμοκρασία διασταύρωσης των διόδων πυριτίου μπορεί να φτάσει 125 μοίρες (θερμοκρασία περιβάλλοντος 40 βαθμών), υπερβαίνοντας τη μέγιστη τιμή της θερμοκρασίας διασταύρωσης. Η μακροπρόθεσμη υψηλή λειτουργία - θα επιταχύνει τη μετανάστευση μετάλλων και την ηλεκτρομαγνητική μετανάστευση, οδηγώντας σε μεγαλύτερη από δέκα φορές αύξηση του ρεύματος διαρροής διόδου και τελικά προκαλώντας βραχυπρόθεσμα σφάλματα κυκλώματος -. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία από έναν συγκεκριμένο χειριστή, ο ρυθμός επισκευής των μονάδων ισχύος που προκαλείται από ακατάλληλη επιλογή διόδων είναι τόσο υψηλό όσο το 18%, εκ των οποίων το 70% σχετίζεται άμεσα με τις θερμικές αποτυχίες που σχετίζονται με την πτώση τάσης.
3, στρατηγικές βελτιστοποίησης και πρακτικές περιπτώσεις συστήματος παροχής ρεύματος επικοινωνίας
1. Καινοτόμος επιλογή υλικών και συσκευών
Δίοδος Schottky: Με μια πτώση χαμηλής τάσης 0,15 - 0,45V, έχει γίνει η προτιμώμενη επιλογή για τροφοδοτικά επικοινωνίας χαμηλής τάσης. Για παράδειγμα, στην τροφοδοσία του σταθμού βάσης LTE, χρησιμοποιείται μετά από 88% σε 92%.
Συγχρονική τεχνολογία διόρθωσης: Αντικατάσταση παραδοσιακών δίοδοι με MOSFETs για την επίτευξη χαμηλής αντίστασης του M Ω. Ένας συγκεκριμένος τύπος τροφοδοσίας σταθμού μικρο -βάσης 5G υιοθετεί ένα σύγχρονο σχήμα διόρθωσης που ελέγχεται από LTC4359, με πτώση τάσης μόνο 56mV σε ρεύμα 3Α και απόδοση που υπερβαίνει το 96%.
Συσκευές Bandgap Sic/Gan: Sic Schottky Diodes (VF) σε υψηλή -} Τάση και υψηλή - σενάρια ισχύος=1.2 V@10a) Εμφανίζει 50% χαμηλότερη πτώση τάσης και 3 φορές υψηλότερη συχνότητα μεταγωγής από το Silicon Devices και έχει εφαρμοστεί σε υψηλά επίπεδα {}}}} Επαναλήφιο ρεύματος.
2. Λεπτή αντιστάθμιση για το σχεδιασμό κυκλώματος
Δίκτυο αντιστάθμισης θερμοκρασίας: Ρυθμίζει δυναμικά το ρεύμα προκατάληψης διόδου μέσω ενός συνδυασμού αντιστάσεων διαιρέτη θερμίστορ και τάσης. Σε ένα συγκεκριμένο τύπο συσκευής OTN, αυτή η τεχνολογία μειώνει τη διακύμανση της τάσης μεροληψίας PD σε λιγότερο από 0,05V σε ολόκληρο το εύρος θερμοκρασίας και βελτιώνει τη σταθερότητα της ευαισθησίας λήψης κατά 0,3dB.
Τεχνολογία εξισορρόπησης τάσης πολλαπλών επιπέδων: σε υψηλά κυκλώματα διόρθωσης τάσης-} χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με μια συστοιχία διόδων που χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με αντίσταση ρεύματος για τον έλεγχο της διαφοράς πτώσης τάσης μεταξύ κάθε διόδου εντός 5%. Μετά την υιοθέτηση αυτού του συστήματος, η τρέχουσα ανισορροπία ενός συγκεκριμένου τύπου τροφοδοσίας επικοινωνίας 400V μειώθηκε από 15% σε 3% και η διάρκεια ζωής επεκτάθηκε τρεις φορές.
3. Καινοτόμες ανακαλύψεις στην αρχιτεκτονική του συστήματος
Αρχιτεκτονική τροφοδοσίας ελεύθερης τροφοδοσίας: Στο σύστημα τροφοδοσίας αντιγράφων ασφαλείας του Κέντρου Δεδομένων, υιοθετείται μια λύση που χρησιμοποιεί superCapacitors και αμφίδρομη DC - DC για την πλήρη εξάλειψη των απώλειων πτώσης τάσης διόδων. Οι πραγματικές δοκιμές δείχνουν ότι η απόδοση μετατροπής ενέργειας αυτής της αρχιτεκτονικής σε ένα σύστημα 48V φθάνει το 98,5%, δηλαδή 6 ποσοστιαίες μονάδες υψηλότερες από την παραδοσιακή λύση.
Intelligent Tass Drop Management Chip: Ένα ειδικό IC που ενσωματώνει τις λειτουργίες παρακολούθησης της πτώσης τάσης και δυναμικής ρύθμισης, όπως το TPS2419 της TI, μπορεί να αισθανθεί το ρεύμα φορτίου σε πραγματικό χρόνο και να ρυθμίσει την τάση πύλης, έτσι ώστε η πτώση τάσης της συγχρονιστικής διόρθωσης MOSFET να διατηρείται πάντα στη βέλτιστη τιμή. Σε ένα συγκεκριμένο τύπο τροφοδοσίας διακομιστή AI, αυτή η τεχνολογία βελτιώνει την απόδοση ελαφρού φορτίου κατά 8% και την απόδοση πλήρους φορτίου κατά 2%.