क्या डायोड के फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप का संचार बिजली की आपूर्ति पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है?

一, फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप का भौतिक सार और संचार परिदृश्यों की विशिष्टता
एक डायोड का फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप पीएन जंक्शन में विद्युत क्षेत्र में निर्मित - की कमजोर प्रक्रिया के कारण होता है। जब फॉरवर्ड बायस वोल्टेज थ्रेशोल्ड (सिलिकॉन ट्यूब्स के लिए लगभग 0.6-0.8V और जर्मेनियम ट्यूबों के लिए लगभग 0.2-0.3V) से अधिक हो जाता है, तो वाहक प्रसार एक वर्तमान बनाता है, लेकिन एक ही समय में, अपरिवर्तनीय वोल्टेज ड्रॉप प्रतिरोध प्रभाव के कारण होता है। यह विशेषता संचार बिजली की आपूर्ति में एक दोहरी विरोधाभास प्रस्तुत करती है:
कम वोल्टेज परिदृश्यों के प्रति संवेदनशीलता: आधुनिक संचार उपकरण आमतौर पर 3.3V, 1.8V, या उससे भी कम की आपूर्ति वोल्टेज का उपयोग करते हैं। 0.7V पर सिलिकॉन डायोड की वोल्टेज ड्रॉप 21% - 39% के लिए, सीधे बिजली रूपांतरण दक्षता में कमी जैसी चट्टान के लिए अग्रणी है। उदाहरण के लिए, 48V संचार बिजली की आपूर्ति के DC-DC रूपांतरण मॉड्यूल में, यदि पारंपरिक सिलिकॉन रेक्टिफायर डायोड का उपयोग किया जाता है, तो केवल माध्यमिक सुधार लिंक 1.4V खो सकता है, समग्र दक्षता को लगभग 3 प्रतिशत अंक तक कम कर सकता है।
उच्च - आवृत्ति संकेतों की अखंडता चुनौती: उच्च - आवृत्ति अनुप्रयोग जैसे कि 5G बेस स्टेशनों, डायोड वोल्टेज ड्रॉप के कारण होने वाली नॉनलाइनर विरूपण वाहक एकत्रीकरण संकेतों की चरण स्थिरता को बाधित कर सकती है। प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि जब आगे की वर्तमान उतार -चढ़ाव रेटेड मूल्य के 20% से अधिक हो जाता है, तो सिलिकॉन डायोड की वोल्टेज ड्रॉप 0.15V तक बदल सकती है, जो कि DDM सिग्नल के EVM (त्रुटि वेक्टर आयाम) को 3DB से अधिक बिगड़ने के लिए पर्याप्त है।
2, संचार बिजली आपूर्ति प्रणाली पर फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप का बहुआयामी प्रभाव
1। दक्षता हानि का मात्रात्मक विश्लेषण
एक उदाहरण के रूप में एक निश्चित 48V/12V संचार पावर मॉड्यूल लेते हुए, IN4007 सिलिकॉन डायोड (VF) का उपयोग=0.7 v@1a) का उपयोग किया जाता है जब रेक्टिफायर सर्किट पूरी तरह से 10A पर लोड होता है, डायोड लॉस अकेले 7W तक पहुंच जाता है, कुल मॉड्यूल हानि का 35% हिस्सा। यदि Schottky Diode (VF) का उपयोग=0.3 V@1A) के बजाय किया जाता है, तो नुकसान को 3W तक कम किया जा सकता है, और दक्षता में 2.2 प्रतिशत अंक में सुधार किया जा सकता है। डेटा केंद्रों के लिए जो सालाना एक मिलियन किलोवाट घंटे से अधिक बिजली का सेवन करते हैं, यह सुधार प्रत्येक वर्ष बिजली के बिलों में सैकड़ों हजारों युआन को बचा सकता है।
2। सिग्नल अखंडता का महत्वपूर्ण प्रभाव
फाइबर ऑप्टिक संचार में पीडी (फोटोडेटेक्टर) के पूर्वाग्रह सर्किट में, डायोड वोल्टेज ड्रॉप के तापमान बहाव विशेषता से घातक समस्याएं हो सकती हैं। बढ़ते तापमान के साथ सिलिकॉन डायोड की वोल्टेज ड्रॉप -2.2mv/ डिग्री की दर से घट जाती है। -40 डिग्री के औद्योगिक तापमान रेंज के भीतर +85 डिग्री, वोल्टेज ड्रॉप 0.28V द्वारा बदल जाता है। यदि तापमान मुआवजा डिजाइन का उपयोग नहीं किया जाता है, तो यह पीडी पूर्वाग्रह वोल्टेज को इष्टतम ऑपरेटिंग बिंदु से विचलन करने का कारण होगा, जिसके परिणामस्वरूप संवेदनशीलता प्राप्त करने में 1DB से अधिक की कमी होगी और कई किलोमीटर तक ट्रांसमिशन दूरी को सीधे छोटा कर दिया जाएगा।
3। दीर्घकालिक विश्वसनीयता जोखिम
सकारात्मक वोल्टेज ड्रॉप के कारण होने वाली स्थानीय ओवरहीटिंग संचार शक्ति विफलता के मुख्य कारणों में से एक है। परीक्षणों से पता चला है कि 10 ए के वर्तमान के तहत, सिलिकॉन डायोड का जंक्शन तापमान 125 डिग्री (40 डिग्री के परिवेश का तापमान) तक पहुंच सकता है, जो उनके अधिकतम रेटेड जंक्शन तापमान से अधिक है। दीर्घकालिक उच्च - तापमान संचालन धातु माइग्रेशन और इलेक्ट्रोमिग्रेशन को तेज करेगा, जिससे डायोड रिसाव वर्तमान में दस गुना से अधिक वृद्धि होगी और अंततः कम - सर्किट दोष पैदा होंगे। एक निश्चित ऑपरेटर के आंकड़ों के अनुसार, अनुचित डायोड चयन के कारण होने वाली बिजली मॉड्यूल की मरम्मत दर 18% से अधिक है, जिनमें से 70% सीधे वोल्टेज ड्रॉप संबंधित थर्मल विफलताओं से संबंधित हैं।
3, अनुकूलन रणनीतियाँ और संचार बिजली आपूर्ति प्रणाली के व्यावहारिक मामले
1। सामग्री और उपकरणों का अभिनव चयन
Schottky डायोड: एक अल्ट्रा - के साथ 0.15 - 0.45V की कम वोल्टेज ड्रॉप, यह कम-वोल्टेज संचार बिजली की आपूर्ति के लिए पसंदीदा विकल्प बन गया है। उदाहरण के लिए, LTE बेस स्टेशन बिजली की आपूर्ति में, MBR2045CT SCHOTTKY डायोड (VF) का उपयोग=0.38 v@2a) किया जाता है, बाद में, सुधार दक्षता 88% से बढ़कर 88% से 92% हो गई।
सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन टेक्नोलॉजी: M ω के प्रतिरोध पर कम प्राप्त करने के लिए MOSFETs के साथ पारंपरिक डायोड की जगह। एक निश्चित प्रकार का 5G माइक्रो बेस स्टेशन पावर सप्लाई LTC4359 द्वारा नियंत्रित एक सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन स्कीम को अपनाता है, जिसमें 3A करंट पर केवल 56MV की वोल्टेज ड्रॉप और 96%से अधिक की दक्षता है।
Sic/Gan वाइड बैंडगैप डिवाइस: Sic Schottky Diodes (VF) उच्च - वोल्टेज और उच्च - बिजली परिदृश्यों में=1.2 v} V@10a) यह एक 50% कम वोल्टेज ड्रॉप और 3 गुना उच्च स्विचिंग आवृत्ति को प्रदर्शित करता है। पुनरावर्तक बिजली की आपूर्ति।
2। सर्किट डिजाइन के लिए ठीक मुआवजा
तापमान मुआवजा नेटवर्क: थर्मिस्टर और वोल्टेज डिवाइडर रोकनेवाला के संयोजन के माध्यम से डायोड पूर्वाग्रह वर्तमान को गतिशील रूप से समायोजित करता है। एक निश्चित प्रकार के ओटीएन डिवाइस में, यह तकनीक पूरे तापमान सीमा में पीडी बायस वोल्टेज के उतार -चढ़ाव को 0.05V से कम तक कम कर देती है, और 0.3DB द्वारा संवेदनशीलता प्राप्त करने की स्थिरता में सुधार करती है।
मल्टी लेवल वोल्टेज ड्रॉप बैलेंसिंग तकनीक: उच्च - वोल्टेज रेक्टिफिकेशन सर्किट में, एक कैस्केड डायोड सरणी का उपयोग 5%के भीतर प्रत्येक डायोड के बीच वोल्टेज ड्रॉप अंतर को नियंत्रित करने के लिए एक वर्तमान साझाकरण रोकनेवाला के साथ संयोजन में किया जाता है। इस योजना को अपनाने के बाद, एक निश्चित प्रकार के 400V संचार बिजली की आपूर्ति का वर्तमान असंतुलन 15% से घटकर 3% हो गया, और जीवनकाल को तीन बार बढ़ाया गया।
3। सिस्टम आर्किटेक्चर में अभिनव सफलता
डायोड फ्री पावर सप्लाई आर्किटेक्चर: डेटा सेंटर के बैकअप पावर सप्लाई सिस्टम में, सुपरकैपेसिटर और बिडायरेक्शनल डीसी - का उपयोग करके एक समाधान डीसी कन्वर्टर्स को डायोड वोल्टेज ड्रॉप लॉस को पूरी तरह से खत्म करने के लिए अपनाया जाता है। वास्तविक परीक्षण से पता चलता है कि 48V प्रणाली में इस वास्तुकला की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता 98.5%तक पहुंचती है, जो पारंपरिक समाधान की तुलना में 6 प्रतिशत अधिक है।
इंटेलिजेंट वोल्टेज ड्रॉप मैनेजमेंट चिप: एक समर्पित आईसी जो वोल्टेज ड्रॉप मॉनिटरिंग और डायनेमिक एडजस्टमेंट फ़ंक्शंस को एकीकृत करता है, जैसे कि TI का TPS2419, वास्तविक समय में लोड कर सकता है और गेट ड्राइव वोल्टेज को समायोजित कर सकता है, ताकि सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET के वोल्टेज ड्रॉप को हमेशा इष्टतम मान पर बनाए रखा जाए। एक निश्चित प्रकार की एआई सर्वर बिजली की आपूर्ति में, यह तकनीक प्रकाश लोड दक्षता में 8% और पूर्ण लोड दक्षता में 2% तक सुधार करती है।