பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் வடிவமைப்பில் தேர்ச்சி பெறுதல்: ஒரு உலகளாவிய கண்ணோட்டம்

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் என்பது பொறியியலின் ஒரு முக்கியமான துறையாகும், இது மின்சார சக்தியை திறமையாக மாற்றுதல், கட்டுப்படுத்துதல் மற்றும் சீரமைத்தல் ஆகியவற்றைக் கையாள்கிறது. நம் மடிக்கணினிகளில் உள்ள பவர் சப்ளைகள் முதல் கண்டங்கள் முழுவதும் மின்சாரத்தை வழங்கும் உயர் மின்னழுத்த பரிமாற்ற அமைப்புகள் வரை, நவீன தொழில்நுட்பம் மற்றும் உள்கட்டமைப்பில் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் இன்றியமையாத பங்கைக் கொண்டுள்ளது. இந்த வழிகாட்டி பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் வடிவமைப்பு பற்றிய ஒரு விரிவான கண்ணோட்டத்தை வழங்குகிறது, இது ஆரம்பநிலையாளர்கள் மற்றும் தங்கள் அறிவை விரிவுபடுத்த விரும்பும் அனுபவமிக்க பொறியாளர்களுக்கு ஏற்றது.

அடிப்படைக் கொள்கைகள்

அதன் மையத்தில், பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் டயோடுகள், MOSFET-கள் மற்றும் IGBT-கள் போன்ற குறைக்கடத்தி சாதனங்களைப் பயன்படுத்தி மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தைக் கையாளுவதை நம்பியுள்ளது. திறமையான மற்றும் நம்பகமான பவர் எலக்ட்ரானிக் சுற்றுகளை வடிவமைப்பதற்கு இந்த அடிப்படைக் கொள்கைகளைப் புரிந்துகொள்வது மிகவும் முக்கியம்.

ஸ்விட்சிங் பண்புகள்

பெரும்பாலான பவர் எலக்ட்ரானிக் சுற்றுகளின் இதயம் ஸ்விட்சிங்கில் உள்ளது. சிறந்த சுவிட்சுகள் ஆன் நிலையில் பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பையும், ஆஃப் நிலையில் எல்லையற்ற எதிர்ப்பையும் கொண்டுள்ளன. நிஜ-உலக சுவிட்சுகள் (குறைக்கடத்திகள்) இந்த சிறந்த நிலையிலிருந்து விலகி, வரையறுக்கப்பட்ட ஸ்விட்சிங் நேரங்கள் மற்றும் ஆன்-ஸ்டேட் எதிர்ப்பு காரணமாக ஸ்விட்சிங் இழப்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது இழப்புகளைக் குறைப்பதற்கும் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் முக்கியமாகும்.

உதாரணம்: ஒரு DC-DC கன்வெர்ட்டரில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு MOSFET-ஐக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள். அதன் ஸ்விட்சிங் வேகம், எழுச்சி மற்றும் வீழ்ச்சி நேரங்களால் குறிப்பிடப்படுகிறது, இது நேரடியாக ஸ்விட்சிங் இழப்புகளை பாதிக்கிறது. வேகமான MOSFET, அதிக விலையுடையதாக இருந்தாலும், கன்வெர்ட்டரின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும், குறிப்பாக அதிக ஸ்விட்சிங் அதிர்வெண்களில்.

அடிப்படை சுற்று டோபாலஜிகள்

பல அடிப்படை சுற்று டோபாலஜிகள் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸின் கட்டுமானத் தொகுதிகளாக அமைகின்றன. அவற்றுள் சில:

• பக் கன்வெர்ட்டர்: மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்கிறது (எ.கா., 24V-ஐ 12V-ஆக மாற்றுதல்).
• பூஸ்ட் கன்வெர்ட்டர்: மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்கிறது (எ.கா., 12V-ஐ 24V-ஆக மாற்றுதல்).
• பக்-பூஸ்ட் கன்வெர்ட்டர்: மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்கவோ அல்லது குறைக்கவோ முடியும் (எ.கா., சோலார் சார்ஜ் கன்ட்ரோலர்களில்).
• இன்வெர்ட்டர்: DC-ஐ AC-ஆக மாற்றுகிறது (எ.கா., சோலார் இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் UPS அமைப்புகளில்).
• ரெக்டிஃபையர்: AC-ஐ DC-ஆக மாற்றுகிறது (எ.கா., பவர் அடாப்டர்களில்).

உதாரணம்: ஒரு சோலார் இன்வெர்ட்டர், சோலார் பேனல்களிலிருந்து வரும் DC மின்னழுத்தத்தை இன்வெர்ட்டர் நிலைக்கு ஏற்ற நிலைக்கு உயர்த்துவதற்கு ஒரு பூஸ்ட் கன்வெர்ட்டரைப் பயன்படுத்துகிறது. பின்னர் இன்வெர்ட்டர் DC மின்னழுத்தத்தை AC மின்னழுத்தமாக மாற்றி கிரிட்டுக்கு அனுப்புகிறது.

மேம்பட்ட டோபாலஜிகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு நுட்பங்கள்

அடிப்படை டோபாலஜிகளுக்கு அப்பால், மேலும் மேம்பட்ட வடிவமைப்புகள் மேம்பட்ட செயல்திறன், திறன் மற்றும் சக்தி அடர்த்தியை வழங்குகின்றன. இவை பெரும்பாலும் அதிநவீன கட்டுப்பாட்டு நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.

ரெசொனன்ட் கன்வெர்ட்டர்கள்

ரெசொனன்ட் கன்வெர்ட்டர்கள் மென்மையான ஸ்விட்சிங்கை அடைய ரெசொனன்ட் சுற்றுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது ஸ்விட்சிங் இழப்புகளையும் மின்காந்த குறுக்கீட்டையும் (EMI) குறைக்கிறது. இவை வயர்லெஸ் பவர் டிரான்ஸ்ஃபர் மற்றும் தூண்டல் வெப்பமூட்டல் போன்ற உயர்-அதிர்வெண் பயன்பாடுகளில் பொதுவாகக் காணப்படுகின்றன.

மல்டிலெவல் கன்வெர்ட்டர்கள்

மல்டிலெவல் கன்வெர்ட்டர்கள் விரும்பிய வெளியீட்டு மின்னழுத்த அலைவடிவத்தை உருவாக்க பல மின்னழுத்த நிலைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது ஹார்மோனிக் சிதைவைக் குறைத்து மின்சாரத்தின் தரத்தை மேம்படுத்துகிறது. அவை மோட்டார் டிரைவ்கள் மற்றும் கிரிட்-இணைக்கப்பட்ட இன்வெர்ட்டர்கள் போன்ற உயர்-சக்தி பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

டிஜிட்டல் கட்டுப்பாடு

மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள் அல்லது டிஜிட்டல் சிக்னல் செயலிகளைப் (DSPs) பயன்படுத்தி செயல்படுத்தப்படும் டிஜிட்டல் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள், அனலாக் கட்டுப்பாட்டுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக நெகிழ்வுத்தன்மையையும் துல்லியத்தையும் வழங்குகின்றன. அவை மேம்பட்ட கட்டுப்பாட்டு அல்காரிதம்கள், தகவமைப்பு கட்டுப்பாடு மற்றும் பிழை கண்டறிதல் ஆகியவற்றை அனுமதிக்கின்றன.

உதாரணம்: மின்சார வாகனங்கள் (EVs) பெரும்பாலும் மல்டிலெவல் கன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் மேம்பட்ட டிஜிட்டல் கட்டுப்பாட்டு அல்காரிதம்களின் அடிப்படையில் அதிநவீன மோட்டார் டிரைவ்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது உயர் செயல்திறன் மற்றும் துல்லியமான டார்க் கட்டுப்பாட்டை அடைய உதவுகிறது.

கூறுத் தேர்வு: ஒரு முக்கியமான அம்சம்

சரியான கூறுகளைத் தேர்ந்தெடுப்பது ஒரு பவர் எலக்ட்ரானிக் சுற்றின் செயல்திறன், நம்பகத்தன்மை மற்றும் செலவு-செயல்திறனுக்கு முக்கியமானது. முக்கிய கூறுகளில் பின்வருவன அடங்கும்:

குறைக்கடத்திகள்

MOSFET-கள், IGBT-கள் மற்றும் டயோட்கள் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸின் முக்கிய பாகங்கள். பொருத்தமான சாதனத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்ட மதிப்பீடுகள், ஸ்விட்சிங் வேகம், ஆன்-ஸ்டேட் எதிர்ப்பு மற்றும் வெப்பப் பண்புகளை கவனமாகக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

உலகளாவிய கண்ணோட்டம்: உலகெங்கிலும் உள்ள வெவ்வேறு உற்பத்தியாளர்கள் பல்வேறு குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பங்களில் நிபுணத்துவம் பெற்றுள்ளனர். ஐரோப்பிய உற்பத்தியாளர்கள் பெரும்பாலும் உயர்-நம்பகத்தன்மை கொண்ட IGBT-களில் சிறந்து விளங்குகின்றனர், அதே நேரத்தில் ஆசிய உற்பத்தியாளர்கள் MOSFET-களுக்கு போட்டி விலையை வழங்குகின்றனர்.

செயலற்ற கூறுகள்

கெப்பாசிட்டர்கள், இன்டக்டர்கள் மற்றும் ரெசிஸ்டர்கள் வடிகட்டுதல், ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் மின்னோட்டக் கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. பொருத்தமான மதிப்புகள், மின்னழுத்தம்/மின்னோட்ட மதிப்பீடுகள் மற்றும் சகிப்புத்தன்மையைத் தேர்ந்தெடுப்பது முக்கியம்.

காந்தக் கூறுகள்

டிரான்ஸ்பார்மர்கள் மற்றும் இன்டக்டர்கள் மின்னழுத்த மாற்றம் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்புக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. வடிவமைப்பு பரிசீலனைகளில் கோர் பொருள், வைண்டிங் கட்டமைப்பு மற்றும் வெப்ப மேலாண்மை ஆகியவை அடங்கும். ANSYS Maxwell அல்லது COMSOL போன்ற மென்பொருள் கருவிகளைப் பயன்படுத்தி காந்தக் கூறு வடிவமைப்புகளை உருவகப்படுத்தலாம் மற்றும் மேம்படுத்தலாம்.

கேட் டிரைவர்கள்

கேட் டிரைவர்கள் பவர் குறைக்கடத்திகளை ஆன் மற்றும் ஆஃப் செய்ய தேவையான மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தை வழங்குகின்றன. குறைக்கடத்தி மற்றும் கட்டுப்பாட்டு சிக்னலின் பண்புகளுடன் பொருந்தும்படி அவை கவனமாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும்.

உதாரணம்: உயர்-அதிர்வெண் ஸ்விட்சிங் பவர் சப்ளையில், இழப்புகளைக் குறைக்கவும் நிலைத்தன்மையை பராமரிக்கவும் குறைந்த-ESR (Equivalent Series Resistance) கெப்பாசிட்டர்களைத் தேர்ந்தெடுப்பது மிகவும் முக்கியம். இதேபோல், செயல்திறனை அதிகரிக்க குறைந்த கோர் இழப்புகள் கொண்ட இன்டக்டர்களைத் தேர்ந்தெடுப்பது முக்கியம்.

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் வடிவமைப்பிற்கான சிமுலேஷன் நுட்பங்கள்

ஒரு பௌதீக முன்மாதிரியை உருவாக்கும் முன் பவர் எலக்ட்ரானிக் சுற்றுகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்திறனை சரிபார்க்க சிமுலேஷன் ஒரு இன்றியமையாத கருவியாகும். பல சிமுலேஷன் மென்பொருள் தொகுப்புகள் கிடைக்கின்றன, ஒவ்வொன்றும் அதன் பலம் மற்றும் பலவீனங்களைக் கொண்டுள்ளன.

SPICE சிமுலேஷன்

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) என்பது ஒரு பொது-நோக்கு சுற்று சிமுலேட்டராகும், இது பவர் எலக்ட்ரானிக் சுற்றுகளின் நடத்தையை பகுப்பாய்வு செய்யப் பயன்படுத்தப்படலாம். இது குறிப்பாக நிலையற்ற பகுப்பாய்வு மற்றும் சிறிய-சிக்னல் பகுப்பாய்விற்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

PLECS

PLECS என்பது பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸிற்காக பிரத்யேகமாக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு சிறப்பு சிமுலேஷன் கருவியாகும். இது பயனர் நட்பு இடைமுகம் மற்றும் திறமையான சிமுலேஷன் அல்காரிதம்களை வழங்குகிறது, இது சிக்கலான பவர் எலக்ட்ரானிக் அமைப்புகளை உருவகப்படுத்த மிகவும் பொருத்தமானது.

MATLAB/Simulink

MATLAB/Simulink என்பது ஒரு சக்திவாய்ந்த சிமுலேஷன் சூழலாகும், இது பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் உட்பட பரந்த அளவிலான அமைப்புகளை மாதிரியாக்கவும் உருவகப்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படலாம். இது பவர் எலக்ட்ரானிக் கூறுகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு அல்காரிதம்களின் விரிவான நூலகங்களை வழங்குகிறது.

உதாரணம்: ஒரு புதிய இன்வெர்ட்டர் வடிவமைப்பின் முன்மாதிரியை உருவாக்கும் முன், அதன் செயல்திறன், மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்ட அலைவடிவங்கள் மற்றும் வெப்ப நடத்தையை சரிபார்க்க SPICE அல்லது PLECS ஐப் பயன்படுத்தி அதன் செயல்திறனை உருவகப்படுத்துவது அவசியம். இது வடிவமைப்பு செயல்முறையின் ஆரம்பத்திலேயே சாத்தியமான சிக்கல்களைக் கண்டறிந்து நேரத்தையும் வளங்களையும் சேமிக்க உதவும்.

பிசிபி வடிவமைப்பு மற்றும் தளவமைப்பு பரிசீலனைகள்

சரியான பிசிபி வடிவமைப்பு மற்றும் தளவமைப்பு ஆகியவை பவர் எலக்ட்ரானிக் சுற்றுகளின் செயல்திறன், நம்பகத்தன்மை மற்றும் EMI இணக்கத்திற்கு முக்கியமானவை. முக்கிய பரிசீலனைகளில் பின்வருவன அடங்கும்:

பவர் மற்றும் கிரவுண்ட் பிளேன்கள்

பிரத்யேக பவர் மற்றும் கிரவுண்ட் பிளேன்கள் மின்னோட்டப் பாய்வுக்கு குறைந்த-இம்பெடன்ஸ் பாதைகளை வழங்குகின்றன, மின்னழுத்த வீழ்ச்சிகளையும் இரைச்சலையும் குறைக்கின்றன. எதிர்பார்க்கப்படும் மின்னோட்டங்களைக் கையாள அவை பொருத்தமான அளவில் இருக்க வேண்டும்.

கூறுகளின் இடஅமைப்பு

பராசிட்டிக் இன்டக்டன்ஸ் மற்றும் கெப்பாசிட்டன்ஸைக் குறைக்க, ட்ரேஸ் நீளம் மற்றும் லூப் பகுதிகளைக் குறைக்கும் வகையில் கூறுகள் தந்திரோபாயமாக வைக்கப்பட வேண்டும். EMI-ஐக் குறைக்க உயர்-அதிர்வெண் கூறுகள் நெருக்கமாக வைக்கப்பட வேண்டும்.

வெப்ப மேலாண்மை

வெப்பத்தை உருவாக்கும் கூறுகள் வெப்பம் வெளியேறுவதை எளிதாக்கும் வகையில் வைக்கப்பட வேண்டும். வெப்ப செயல்திறனை மேம்படுத்த ஹீட்ஸிங்குகள், மின்விசிறிகள் மற்றும் தெர்மல் வியாக்கள் பயன்படுத்தப்படலாம்.

சிக்னல் ஒருமைப்பாடு

குறுக்கீடு மற்றும் பிரதிபலிப்புகளைக் குறைக்க சிக்னல் ட்ரேஸ்கள் கவனமாக வழித்தடப்பட வேண்டும். சிக்னல் ஒருமைப்பாட்டை மேம்படுத்த ஷீல்டட் கேபிள்கள் மற்றும் டெர்மினேஷன் ரெசிஸ்டர்கள் பயன்படுத்தப்படலாம்.

உதாரணம்: ஒரு ஸ்விட்சிங் பவர் சப்ளைக்கான பிசிபி-ஐ வடிவமைக்கும்போது, EMI-ஐக் குறைக்க ஸ்விட்சிங் மின்னோட்டப் பாதையின் லூப் பகுதியை மிகக் குறைவாக வைத்திருப்பது முக்கியம். ஸ்விட்சிங் MOSFET, டயோடு மற்றும் கெப்பாசிட்டரை நெருக்கமாக வைப்பதன் மூலமும், பிரத்யேக பவர் மற்றும் கிரவுண்ட் பிளேன்களைக் கொண்ட பல-அடுக்கு பிசிபி-ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் இதை அடையலாம்.

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸில் வெப்ப மேலாண்மை

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் கூறுகள் கடத்தல் மற்றும் ஸ்விட்சிங் இழப்புகள் காரணமாக வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன. அதிக வெப்பத்தைத் தடுக்கவும் நம்பகமான செயல்பாட்டை உறுதி செய்யவும் பயனுள்ள வெப்ப மேலாண்மை அவசியம். உத்திகளில் பின்வருவன அடங்கும்:

ஹீட்ஸிங்குகள்

ஹீட்ஸிங்குகள் கூறுகளிலிருந்து சுற்றியுள்ள காற்றில் வெப்பத்தை சிதறடிக்கப் பயன்படுகின்றன. அவை பல்வேறு வடிவங்களிலும் அளவுகளிலும் வருகின்றன, மேலும் அலுமினியம் அல்லது தாமிரத்தால் செய்யப்படலாம்.

மின்விசிறிகள்

மின்விசிறிகள் கட்டாயக் காற்று குளிரூட்டலை வழங்குகின்றன, ஹீட்ஸிங்கிலிருந்து காற்றில் வெப்பப் பரிமாற்ற விகிதத்தை அதிகரிக்கின்றன.

திரவக் குளிரூட்டல்

திரவக் குளிரூட்டல் காற்றுக் குளிரூட்டலை விட மிகவும் பயனுள்ளது மற்றும் வெப்பச் சிதறல் ஒரு முக்கிய கவலையாக இருக்கும் உயர்-சக்தி பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

வெப்ப இடைமுகப் பொருட்கள்

வெப்ப இடைமுகப் பொருட்கள் (TIMs) கூறுகள் மற்றும் ஹீட்ஸிங்குகளுக்கு இடையிலான வெப்பத் தொடர்பை மேம்படுத்தப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவை பரப்புகளுக்கு இடையிலான காற்று இடைவெளிகளை நிரப்பி, வெப்ப எதிர்ப்பைக் குறைக்கின்றன.

உதாரணம்: மோட்டார் டிரைவ்களில் உள்ள உயர்-சக்தி IGBT-களுக்கு அவற்றின் இயக்க வெப்பநிலையை பாதுகாப்பான வரம்புகளுக்குள் பராமரிக்க பெரும்பாலும் திரவக் குளிரூட்டல் அமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன. குளிரூட்டும் அமைப்பின் வடிவமைப்பை மேம்படுத்தவும் போதுமான வெப்பச் சிதறலை உறுதி செய்யவும் வெப்ப சிமுலேஷன் மென்பொருளைப் பயன்படுத்தலாம்.

உலகளாவிய தரநிலைகள் மற்றும் இணக்கம்

பவர் எலக்ட்ரானிக் தயாரிப்புகள் பாதுகாப்பு, செயல்திறன் மற்றும் மின்காந்த இணக்கத்தை (EMC) உறுதிசெய்ய பல்வேறு சர்வதேச தரநிலைகளுக்கு இணங்க வேண்டும். முக்கிய தரநிலைகளில் பின்வருவன அடங்கும்:

IEC தரநிலைகள்

சர்வதேச எலக்ட்ரோடெக்னிக்கல் கமிஷன் (IEC) பவர் எலக்ட்ரானிக் தயாரிப்புகள் உட்பட மின் மற்றும் மின்னணு உபகரணங்களுக்கான தரநிலைகளை உருவாக்குகிறது. எடுத்துக்காட்டுகளில் IEC 61000 (EMC) மற்றும் IEC 60950 (பாதுகாப்பு) ஆகியவை அடங்கும்.

UL தரநிலைகள்

அண்டர்ரைட்டர்ஸ் லேபரட்டரீஸ் (UL) என்பது அமெரிக்காவை தளமாகக் கொண்ட ஒரு அமைப்பாகும், இது தயாரிப்புப் பாதுகாப்பிற்கான தரநிலைகளை உருவாக்குகிறது. UL தரநிலைகள் உலகளவில் பரவலாக அங்கீகரிக்கப்பட்டு ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகின்றன.

CE மார்க்கிங்

CE மார்க்கிங் என்பது ஐரோப்பிய பொருளாதாரப் பகுதியில் (EEA) விற்கப்படும் தயாரிப்புகளுக்கான ஒரு கட்டாய இணக்கக் குறியாகும். இது தயாரிப்பு பாதுகாப்பு, EMC மற்றும் RoHS (ஆபத்தான பொருட்களின் கட்டுப்பாடு) உட்பட பொருந்தக்கூடிய ஐரோப்பிய உத்தரவுகளுக்கு இணங்குவதைக் குறிக்கிறது.

REACH ஒழுங்குமுறை

REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) என்பது இரசாயனப் பொருட்களின் பதிவு, மதிப்பீடு, அங்கீகாரம் மற்றும் கட்டுப்பாடு தொடர்பான ஒரு ஐரோப்பிய ஒன்றிய ஒழுங்குமுறையாகும்.

உதாரணம்: உலகளாவிய சந்தைகளுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு பவர் சப்ளை IEC 60950, UL 60950, மற்றும் EN 55022 போன்ற பல்வேறு பாதுகாப்பு மற்றும் EMC தரநிலைகளுக்கு இணங்க வேண்டும். இணக்கச் சோதனை பொதுவாக அங்கீகாரம் பெற்ற சோதனை ஆய்வகங்களால் செய்யப்படுகிறது.

செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மை பரிசீலனைகள்

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் வடிவமைப்பில் செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மை மிக முக்கியமானவை. திறனற்ற வடிவமைப்புகள் ஆற்றலை வீணடித்து அதிக வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன, அதே நேரத்தில் நம்பகத்தன்மையற்ற வடிவமைப்புகள் கணினி தோல்விகளுக்கு வழிவகுக்கும்.

செயல்திறன் மேம்படுத்தல்

ஸ்விட்சிங் இழப்புகள், கடத்தல் இழப்புகள் மற்றும் கோர் இழப்புகளைக் குறைப்பதன் மூலம் செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம். இதை கவனமான கூறுத் தேர்வு, மேம்படுத்தப்பட்ட சுற்று டோபாலஜிகள் மற்றும் மேம்பட்ட கட்டுப்பாட்டு நுட்பங்கள் மூலம் அடையலாம்.

நம்பகத்தன்மை மேம்பாடு

உயர்-தரமான கூறுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும், அழுத்தத்தைக் குறைக்க கூறுகளை மதிப்பிழப்பு செய்வதன் மூலமும், வலுவான பாதுகாப்பு சுற்றுகளை செயல்படுத்துவதன் மூலமும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்தலாம். நம்பகத்தன்மைக்கு வெப்ப மேலாண்மையும் முக்கியமானது.

சோதனைக்கான வடிவமைப்பு

சோதனைக்கான வடிவமைப்பு (DFT) உற்பத்திச் சோதனை மற்றும் பிழை கண்டறிதலை எளிதாக்குகிறது. இதில் சோதனை புள்ளிகள், பவுண்டரி ஸ்கேன் மற்றும் உள்ளமைக்கப்பட்ட சுய-சோதனை (BIST) சுற்றுகள் ஆகியவற்றைச் சேர்ப்பது அடங்கும்.

உதாரணம்: ஒரு புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி அமைப்பிற்கான பவர் இன்வெர்ட்டரில், ஆற்றல் இழப்புகளைக் குறைக்கவும் ஒட்டுமொத்த கணினி செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் செயல்திறனை அதிகரிப்பது மிகவும் முக்கியம். இதேபோல், வேலையில்லா நேரத்தையும் பராமரிப்புச் செலவுகளையும் குறைக்க உயர் நம்பகத்தன்மையை உறுதி செய்வது அவசியம்.

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸில் எதிர்காலப் போக்குகள்

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறை அதிக செயல்திறன், அதிக சக்தி அடர்த்தி மற்றும் குறைந்த செலவுக்கான தேவையால் தொடர்ந்து வளர்ந்து வருகிறது. முக்கிய போக்குகள் பின்வருமாறு:

வைட் பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்திகள்

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) மற்றும் கேலியம் நைட்ரைடு (GaN) போன்ற வைட் பேண்ட்கேப் (WBG) குறைக்கடத்திகள், சிலிக்கான் சாதனங்களுடன் ஒப்பிடும்போது சிறந்த செயல்திறனை வழங்குகின்றன. அவை அதிக ஸ்விட்சிங் அதிர்வெண்கள், அதிக மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் அதிக வெப்பநிலையில் செயல்பட முடியும், இது மிகவும் திறமையான மற்றும் சிறிய பவர் எலக்ட்ரானிக் வடிவமைப்புகளை சாத்தியமாக்குகிறது.

டிஜிட்டல் மயமாக்கல் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு

செயல்திறன், நம்பகத்தன்மை மற்றும் பிழை கண்டறிதலை மேம்படுத்த பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸில் டிஜிட்டல் கட்டுப்பாடு மற்றும் AI பெருகிய முறையில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. AI அல்காரிதம்களை முன்கணிப்பு பராமரிப்பு, பிழை கண்டறிதல் மற்றும் தகவமைப்பு கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றிற்குப் பயன்படுத்தலாம்.

வயர்லெஸ் பவர் டிரான்ஸ்ஃபர்

வயர்லெஸ் பவர் டிரான்ஸ்ஃபர் (WPT) மின்சார வாகனங்களை சார்ஜ் செய்வதற்கும், மருத்துவ உள்வைப்புகளுக்கு சக்தி அளிப்பதற்கும் மற்றும் பிற பயன்பாடுகளுக்கும் பிரபலமடைந்து வருகிறது. ரெசொனன்ட் தூண்டல் இணைப்பு மற்றும் கெப்பாசிட்டிவ் இணைப்பு ஆகியவை முக்கிய WPT தொழில்நுட்பங்கள்.

மைக்ரோகிரிட்கள் மற்றும் ஸ்மார்ட் கிரிட்கள்

மைக்ரோகிரிட்கள் மற்றும் ஸ்மார்ட் கிரிட்களில் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது, இது புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்கள், ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் மற்றும் ஸ்மார்ட் சுமைகளின் ஒருங்கிணைப்பை செயல்படுத்துகிறது. பவர் எலக்ட்ரானிக் கன்வெர்ட்டர்கள் இந்த கூறுகளை கிரிட்டுடன் இணைக்கவும், மின்சாரப் பாய்வைக் கட்டுப்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உதாரணம்: GaN-அடிப்படையிலான பவர் சப்ளைகள் அவற்றின் அதிக செயல்திறன் மற்றும் சிறிய அளவு காரணமாக மடிக்கணினிகள் மற்றும் ஸ்மார்ட்போன்களில் பெருகிய முறையில் பொதுவானவையாகி வருகின்றன. இதேபோல், SiC-அடிப்படையிலான இன்வெர்ட்டர்கள் மின்சார வாகனங்களில் அவற்றின் வரம்பு மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்தப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

முடிவுரை

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் வடிவமைப்பு ஒரு சிக்கலான மற்றும் சவாலான துறையாகும், ஆனால் இது மிகவும் பலனளிக்கும் ஒன்றாகும். அடிப்படைக் கொள்கைகள், மேம்பட்ட டோபாலஜிகள், கூறுத் தேர்வு, சிமுலேஷன் நுட்பங்கள் மற்றும் உலகளாவிய தரநிலைகளில் தேர்ச்சி பெறுவதன் மூலம், பொறியாளர்கள் நமது நவீன உலகத்திற்கு சக்தி அளிக்கும் திறமையான, நம்பகமான மற்றும் செலவு-திறனுள்ள பவர் எலக்ட்ரானிக் அமைப்புகளை வடிவமைக்க முடியும். வைட் பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்திகள் மற்றும் டிஜிட்டல் கட்டுப்பாடு போன்ற சமீபத்திய போக்குகளைத் தெரிந்துகொள்வது, வேகமாக வளர்ந்து வரும் இந்தத் துறையில் வெற்றிக்கு முக்கியமானது. நீங்கள் ஒரு கையடக்க சாதனத்திற்கான சிறிய பவர் சப்ளையை வடிவமைத்தாலும் சரி அல்லது ஒரு புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி அமைப்பிற்கான உயர்-சக்தி இன்வெர்ட்டரை வடிவமைத்தாலும் சரி, இந்த வழிகாட்டியில் கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ள கொள்கைகளும் நுட்பங்களும் உங்கள் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் பயணத்திற்கு ஒரு திடமான அடித்தளத்தை வழங்கும். நிலையான மற்றும் பொறுப்பான தீர்வுகளை உருவாக்க உங்கள் வடிவமைப்புகளில் எப்போதும் உலகளாவிய தரநிலைகள், பாதுகாப்பு விதிமுறைகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் கவலைகளைக் கருத்தில் கொள்ள நினைவில் கொள்ளுங்கள்.

இந்த வழிகாட்டி பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் உலகிற்கு ஒரு "விரிவான" பார்வையை வழங்கியுள்ளது, ஆனால் தொடர்ச்சியான கற்றல் மற்றும் பரிசோதனை ஒரு உண்மையான நிபுணராக மாறுவதற்கு முக்கியமாகும்.