Ima li pad napona prema naprijed značajan utjecaj na komunikacijsko napajanje?

一, fizička suština pada napona naprijed i posebnost scenarija komunikacije
Pad napona prema naprijed nastaje zbog procesa slabljenja ugrađenog - u električnom polju u PN spoju. Kad napon prednjeg pristranosti premaši prag (oko 0,6-0,8 V za silikonske cijevi i oko 0,2-0,3 V za germanijske cijevi), difuzija nosača tvori struju, ali istodobno se događa nereverzibilni pad napona zbog učinka otpornosti. Ova karakteristika predstavlja dvostruku kontradikciju u komunikacijskom napajanju:
Osjetljivost na scenarije niskog napona: Moderni komunikacijski uređaji obično koriste napone opskrbe od 3,3 V, 1,8 V ili čak niže. Pad napona silikonskih dioda na 0,7V čini čak 21% - 39%, što je izravno što dovodi do litice poput smanjenja učinkovitosti pretvorbe snage. Na primjer, u modulu pretvorbe DC-DC od 48V komunikacijskog napajanja, ako se koriste tradicionalne diode silikonskog ispravljača, samo sekundarna veza za ispravljanje može izgubiti 1,4 V, smanjujući ukupnu učinkovitost za gotovo 3 postotne bod.
Izazov integriteta visokih - frekvencijskih signala: u visokim - frekvencijskim aplikacijama, kao što su 5G osnovne stanice, nelinearni izobličenje uzrokovano padom napona diode može poremetiti faznu konzistentnost signala agregacije nosača. Eksperimentalni podaci pokazuju da kada fluktuacija naprijed struje prelazi 20% nazivne vrijednosti, pad napona silicijske diode može se promijeniti do 0,15V, što je dovoljno da se EVM (amplituda vektora pogreške) OFDM signala pogorša za više od 3db.
2, višedimenzionalni utjecaj pada napona naprijed na komunikacijski sustav napajanja
1. Kvantitativna analiza gubitka učinkovitosti
Uzimajući određeni modul komunikacijske snage 48V/12V kao primjer, koristi se IN4007 silicijska dioda (VF)=0.7 v@1a) kada je krug ispravljača u potpunosti učitan na 10A, sam gubitak diode doseže 7W, što čini 35% ukupnog gubitka modula. Ako se umjesto toga koristi Schottky dioda (VF) {= 0.3 v@1a), gubitak se može smanjiti na 3W, a učinkovitost se može poboljšati za 2,2 postotna boda. Za podatkovne centre koji godišnje konzumiraju više od milijun kilovatskog sati električne energije, ovo poboljšanje može uštedjeti stotine tisuća juana u računima za električnu energiju svake godine.
2. Kritični utjecaj integriteta signala
U krugu pristranosti PD (fotodetektor) u optičkoj komunikaciji vlakna, temperaturni odljev karakterističan za pad napona diode može uzrokovati fatalne probleme. Pad napona silikonskih dioda smanjuje se brzinom od -2,2mV/ stupnjeva s povećanjem temperature. Unutar industrijskog temperaturnog raspona od -40 stupnjeva do +85 stupnja, pad napona se mijenja za 0,28V. Ako se ne koristi dizajn kompenzacije temperature, uzrokovat će da napon PD pristranosti odstupa od optimalne radne točke, što rezultira smanjenjem više od 1db u primanju osjetljivosti i izravno skraćivanjem udaljenosti prijenosa za nekoliko kilometara.
3. Dugoročni rizici pouzdanosti
Lokalno pregrijavanje uzrokovano pozitivnim padom napona jedan je od glavnih uzroka nestanka komunikacijske snage. Ispitivanja su pokazala da pod strujom od 10A temperatura spoja silicijskih dioda može doseći 125 stupnjeva (temperatura okoline od 40 stupnjeva), što veće od maksimalne nazivne temperature spajanja. Dugoročni visoki - Temperaturni rad ubrzat će migraciju metala i elektromigraciju, što će dovesti do više od desetostrukog povećanja struje istjecanja diode i na kraju uzrokovati kratke greške u krugu -. Prema statistikama određenog operatera, brzina popravljanja modula napajanja uzrokovana nepravilnim odabirom diode čak je 18%, od kojih je 70% izravno povezano s toplinskim kvarovima povezanim s naponom.
3, Strategije optimizacije i praktični slučajevi sustava komunikacijskog napajanja
1. inovativni odabir materijala i uređaja
Schottky Diode: S ultra - niskim naponom od 0,15 - 0,45V, postao je preferirani izbor za komunikacijske napajanja s niskim naponom. Na primjer, u napajanju bazne stanice LTE, MBR2045CT Schottky Diode (VF) koristi se=0.38 v@2a) nakon toga, učinkovitost ispravljanja povećala se s 88% na 92%.
Tehnologija sinkrone ispravljanja: Zamjena tradicionalnih dioda s MOSFETS -om kako bi se postigao nizak otpor M ω. Određena vrsta napajanja 5G mikro bazne stanice prihvaća sinkronu shemu ispravljanja koju kontrolira LTC4359, s padom napona od samo 56MV pri 3A struji i učinkovitošću veće od 96%.
SIC/Gan široki BandGap Uređaji: Sic Schottky diode (VF) u visokom - Napon i visoki - Scenariji snage=1.2 v@10a) pokazuju pad od 50% i 3 puta veću frekvenciju prebacivanja, a u visokim se uvrštenim ugrađivačima i uvršteni u siloniziraju. Napajanje.
2. Fina kompenzacija za dizajn kruga
Mreža kompenzacije temperature: dinamički prilagođava struju pristranosti diode kroz kombinaciju otpornika na termistor i razdjelnik napona. U određenoj vrsti OTN uređaja, ova tehnologija smanjuje fluktuaciju napona PD pristranosti na manje od 0,05 V u cijelom rasponu temperature i poboljšava stabilnost osjetljivosti za 0,3dB.
Tehnologija uravnoteženja napona na više razine: U visokim - krugovima ispravljanja napona, koristi se kaskadni diodni niz zajedno s otpornikom dijeljenja struje za kontrolu razlike u padu napona između svake diode unutar 5%. Nakon usvajanja ove sheme, trenutna neravnoteža određene vrste 400 V komunikacijskog napajanja smanjila se s 15% na 3%, a životni vijek je produžen za tri puta.
3. inovativni proboji u arhitekturi sustava
Arhitektura slobodnog napajanja diodom: U sigurnosnom sustavu napajanja podatkovnog centra, rješenje koje koristi superkapacitore i dvosmjerne DC - DC pretvarača usvojeno je kako bi se u potpunosti uklonili gubici pada na naponu diodi. Stvarno testiranje pokazuje da učinkovitost pretvorbe energije ove arhitekture u 48V sustavu doseže 98,5%, što je 6 postotnih bodova veći od tradicionalnog rješenja.
Inteligentni čip za upravljanje naponom: namjenski IC koji integrira funkcije praćenja padova napona i dinamičke prilagodbe, poput TI -ovog TPS2419, može osjetiti struju opterećenja u stvarnom vremenu i prilagoditi napon pogona vrata, tako da se pad napona MOSFET sinkrone ispravljanja uvijek održava na optimalnoj vrijednosti. U određenoj vrsti napajanja AI poslužitelja, ova tehnologija poboljšava učinkovitost svjetla za 8% i učinkovitost pune opterećenja za 2%.