संचार सुरक्षा सर्किट के निर्माण के लिए डायोड और MOSFET का उपयोग कैसे करें?

一, तकनीकी सिद्धांत: घटक विशेषताओं से सिस्टम स्तर की सुरक्षा तक
1। डायोड का संरक्षण तंत्र
टीवीएस क्षणिक दमन डायोड हिमस्खलन ब्रेकडाउन प्रभाव के माध्यम से नैनोसेकंड स्तर की प्रतिक्रिया प्राप्त करता है, और इसके मुख्य मापदंडों में शामिल हैं:
ब्रेकडाउन वोल्टेज (VBR): सुरक्षा सीमा निर्धारित करता है, आमतौर पर उपयोग किया जाता है 5V, 12V, 24V संचार उपकरणों के लिए विनिर्देश
क्लैंप वोल्टेज (वीसी): ओवरवॉल्टेज सुरक्षा क्षमता को दर्शाता है, उच्च - गुणवत्ता वाले उपकरण वीसी/वीबीआर प्राप्त कर सकते हैं<1.3
पीक पल्स करंट (आईपीपी): सर्ज प्रतिरोध की विशेषता है, और डेटा सेंटर अनुप्रयोगों को दसियों किलोम्पेयर स्तर तक पहुंचने की आवश्यकता है
एक प्रांतीय ऑपरेटर द्वारा किए गए एक परीक्षण में, एक 5G बेस स्टेशन पावर मॉड्यूल का उपयोग करके द्विदिश टीवीएस डायोड का उपयोग करते हुए 8/20 μ s तरंग के तहत 10kV के सर्ज प्रभाव को सफलतापूर्वक प्राप्त किया, जिसमें त्रुटि दर में 92% की कमी होती है।
Schottky डायोड 0.1-0.3V के कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप के कारण एंटी रिवर्स सर्किट में अच्छा प्रदर्शन करते हैं। एक निश्चित डेटा सेंटर में Schottky डायोड सरणियों को अपनाने के बाद, 24V बिजली आपूर्ति प्रणाली की बिजली की खपत 14W से घटकर 0.8W हो गई, और वार्षिक बिजली की बचत 2100 kWh तक पहुंच गई।
2। MOS ट्रांजिस्टर की स्विचिंग विशेषताओं
NMOS ट्रांजिस्टर एंटी रिवर्स सर्किट में अद्वितीय लाभ प्रदर्शित करता है:
Conduction condition: Vgs>VTH (थ्रेसहोल्ड वोल्टेज), विशिष्ट मूल्य 1-4V
प्रतिरोध (RDS (ON)) पर: आधुनिक तकनीक ने मिलिओहम स्तर हासिल किया है, जिसमें 20 ए पर केवल 0.8W की बिजली खपत होती है
स्विचिंग स्पीड: नैनोसेकंड स्तर की प्रतिक्रिया, पारंपरिक रिले से बेहतर है
एक निश्चित संचार उपकरण निर्माता से वास्तविक परीक्षण डेटा से पता चलता है कि NMOS एंटी रिवर्स सर्किट का उपयोग करने के बाद, डिवाइस स्टार्टअप समय को 50ms से 2ms तक छोटा कर दिया गया है, जो कि 5g बेस स्टेशनों की मिलीसेकंड स्तर स्विचिंग आवश्यकताओं को पूरा करता है।
यद्यपि PMOS ट्रांजिस्टर प्रतिरोध पर उनके उच्च के कारण आमतौर पर कम उपयोग किए जाते हैं, फिर भी उनके पास उच्च - अंत ड्राइविंग परिदृश्यों में मूल्य है। एक निश्चित ऑप्टिकल मॉड्यूल -48V पावर प्रोटेक्शन को प्राप्त करने के लिए पीएमओ को अपनाता है, सफलतापूर्वक 0.1 μ ए से नीचे रिवर्स रिसाव करंट को नियंत्रित करता है।
2, सहयोगी आवेदन: एक तीन - स्तर संरक्षण प्रणाली का निर्माण
1। इनपुट स्तर की सुरक्षा: पावर ग्रिड की गड़बड़ी को दबाएं
समाधान 1: टीवीएस+एनएमओएस समग्र सुरक्षा
मेन्स पावर एक्सेस एंड पर बिडायरेक्शनल टीवीएस डायोड और एनएमओएस ट्रांजिस्टर के संयोजन को तैनात करना:
टीवीएस डायोड 10/1000 μ एस वेवफॉर्म के तहत 6KV वृद्धि को अवशोषित करता है
NMOS ट्रांजिस्टर को पावर पोलरिटी डिटेक्शन और ऑटोमैटिक स्विचिंग का एहसास होता है
प्रतिक्रिया समय<50ns, protection level up to IEC 61000-4-5 Level 4
इस समाधान को एक डेजर्ट बेस स्टेशन पर लागू करने के बाद, प्रति वर्ष बिजली के हमलों के कारण होने वाली उपकरण विफलताओं की संख्या 12 से 1 तक कम हो गई, और रखरखाव की लागत 85%कम हो गई।
विकल्प 2: रेक्टिफायर ब्रिज+एमओएस ट्रांजिस्टर का अनुकूलन
पारंपरिक रेक्टिफायर पुलों में 0.7V वोल्टेज ड्रॉप के मुद्दे को संबोधित करने के लिए, MOS ट्रांजिस्टर का उपयोग डायोड के बजाय किया जाता है
4 एनएमओएस ट्रांजिस्टर का उपयोग करके एक सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन सर्किट का निर्माण
ON प्रतिरोध 0.7 ω से घटकर 20 मीटर हो गया
दक्षता 85% से बढ़कर 98% हो गई
एक निश्चित सुपरकंप्यूटिंग सेंटर में इस तकनीक को लागू करने के बाद, वार्षिक ऊर्जा बचत 1.2 मिलियन kWh तक पहुंच गई, जो कार्बन उत्सर्जन को 980 टन से कम करने के बराबर है।
2। इंटरमीडिएट वोल्टेज विनियमन: हार्मोनिक हस्तक्षेप को खत्म करें
समाधान: ज़ेनर डायोड+एलडीओ संयोजन
दो चरण वोल्टेज विनियमन को डीसी - डीसी रूपांतरण प्रक्रिया में अपनाया जाता है:
ज़ेनर डायोड प्राथमिक वोल्टेज स्थिरीकरण प्रदान करता है और ± 10% वोल्टेज उतार -चढ़ाव को अवशोषित करता है
LDO नियामक आगे 10MV से नीचे रिपल को दबा देता है
एफपीजीए जैसे डिजिटल चिप्स की बिजली आपूर्ति आवश्यकताओं को पूरा करें
इस समाधान को एक निश्चित 5G AAU पर लागू करने के बाद, ट्रांसमिशन पावर की स्थिरता 3DB से बढ़ गई और कवरेज त्रिज्या में 8%की वृद्धि हुई।
3। आउटपुट स्तर की सुरक्षा: रिवर्स करंट को रोकता है
समाधान: oring नियंत्रक+MOS ट्रांजिस्टर
निरर्थक बिजली प्रणालियों में, निम्नलिखित विधियों का उपयोग किया जाता है:
Schottky डायोड प्राथमिक अलगाव को प्राप्त करता है
एन +1 एमओएस ट्रांजिस्टर का उपयोग करके निरर्थक बिजली की आपूर्ति का निर्बाध स्विचिंग
स्विचिंग समय 10ms से 50 μ s तक कम हो गया
एक निश्चित डेटा सेंटर में इस समाधान को लागू करने के बाद, स्टोरेज सरणी में पावर स्विचिंग के कारण होने वाली पावर आउटेज दुर्घटना पूरी तरह से समाप्त हो गई थी।
3, उद्योग अभ्यास: विशिष्ट परिदृश्य समाधान
1। बेस स्टेशन बिजली की आपूर्ति का अनुकूलन
रिमोट बेस स्टेशनों के लिए अस्थिर बिजली की आपूर्ति के मुद्दे को संबोधित करने के लिए, "सौर ऊर्जा+बैटरी+बुद्धिमान वोल्टेज नियामक" की एक हाइब्रिड बिजली आपूर्ति प्रणाली को अपनाया गया है:
वोल्टेज नियामक चयन: इनपुट रेंज 180-520VAC, आउटपुट सटीकता, 0.5%
MOS कॉन्फ़िगरेशन: NMOS का उपयोग बैटरी चार्जिंग नियंत्रण के लिए किया जाता है, PMOS का उपयोग लोड पावर स्विचिंग के लिए किया जाता है
नियंत्रण रणनीति: कैन बस के माध्यम से वोल्टेज नियामक और बीएमएस के बीच लिंकेज नियंत्रण को लागू करें
इस समाधान को एक उच्च - ऊंचाई बेस स्टेशन पर लागू करने के बाद, वार्षिक बिजली आउटेज की अवधि 72 घंटे से घटकर 3 घंटे हो गई, और नेटवर्क की उपलब्धता बढ़कर 99.99%हो गई।
2। डेटा सेंटर आर्किटेक्चर अपग्रेड
उच्च - घनत्व अलमारियाँ की बिजली आपूर्ति चुनौतियों का समाधान करने के लिए, एक मॉड्यूलर बिजली वास्तुकला को अपनाया जाता है:
प्रत्येक पावर मॉड्यूल हॉट स्वैपिंग का समर्थन करता है, और एक एकल मॉड्यूल विफलता सिस्टम ऑपरेशन को प्रभावित नहीं करती है
MOS ट्रांजिस्टर 4 इनपुट पावर आपूर्ति के स्वत: वर्तमान साझाकरण को प्राप्त करता है, लोड बैलेंसिंग डिग्री के साथ% 2%
बुद्धिमान निगरानी: I2C बस के माध्यम से वोल्टेज, वर्तमान और तापमान मापदंडों का वास्तविक समय अधिग्रहण
इस समाधान को एक बड़े - स्केल डेटा सेंटर में लागू करने के बाद, PUE मान 1.6 से घटकर 1.3 हो गया, और वार्षिक बिजली की बचत 12 मिलियन kWh तक पहुंच गई।
3। ऑप्टिकल मॉड्यूल इंटरफ़ेस सुरक्षा
400g ऑप्टिकल मॉड्यूल के ESD संवेदनशीलता के मुद्दे के लिए, तीन - स्तर की सुरक्षा को अपनाया जाता है:
स्तर 1: टीवीएस डायोड ± 15KV संपर्क निर्वहन को अवशोषित करता है
दूसरा स्तर: ज़ेनर डायोड 5.6V तक ओवरवॉल्टेज को सीमित करता है
स्तर 3: आरसी फ़िल्टरिंग नेटवर्क उच्च - आवृत्ति हस्तक्षेप को समाप्त करता है
एक निश्चित उपकरण निर्माता से परीक्षण डेटा से पता चलता है कि यह समाधान ऑप्टिकल मॉड्यूल की ईएसडी विफलता दर को 3% से 0.02% तक कम कर देता है।
4, तकनीकी विकास: 6 जी के लिए संरक्षण नवाचार
6G युग में मिलीमीटर वेव कम्युनिकेशन, Terahertz संचार और अन्य प्रौद्योगिकियों के लोकप्रियकरण के साथ, बिजली की आपूर्ति प्रणालियों को उच्च चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है:
अल्ट्रा कम शोर की आवश्यकता: पावर रिपल को चरणबद्ध सरणी रडार की चरण सटीकता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए μ V स्तर पर दबा देने की आवश्यकता है
गतिशील प्रतिक्रिया सुधार: प्रतिक्रिया समय को beamforming के कारण होने वाले बिजली उत्परिवर्तन के अनुकूल होने के लिए μ s स्तर तक छोटा करने की आवश्यकता है
कुशल ऊर्जा रूपांतरण: स्विच आवृत्ति MHz स्तर तक बढ़ गई, निष्क्रिय घटकों की मात्रा को कम करते हुए
वर्तमान शोध हॉटस्पॉट में शामिल हैं:
गैलियम नाइट्राइड (GAN) सुरक्षात्मक उपकरण: स्विचिंग आवृत्ति 10MHz तक, दक्षता 95% से अधिक है
चुंबकीय एकीकरण प्रौद्योगिकी: ट्रांसफॉर्मर के साथ इंडक्टर्स को एकीकृत करना, वॉल्यूम को 40% तक कम करना
डिजिटल सुरक्षा नियंत्रण: डीएसपी के माध्यम से अनुकूली पैरामीटर समायोजन प्राप्त किया
5, कार्यान्वयन सुझाव: चयन से संचालन और रखरखाव तक पूर्ण जीवनचक्र प्रबंधन
घटक चयन मानदंड:
टीवीएस डायोड: वीसी/वीबीआर के साथ डिवाइस चुनें<1.3 and Ipp>10ka
एमओएस ट्रांजिस्टर: आरडीएस (ऑन)<5m Ω Vgs(th)<2V,Ciss<1nF
ज़ेनर डायोड: तापमान गुणांक<-2mV/℃, dynamic resistance<10 Ω
सिस्टम डिज़ाइन के प्रमुख बिंदु:
एकल स्तर की सुरक्षा पर अत्यधिक दबाव से बचने के लिए "ग्रेडेड प्रोटेक्शन" के सिद्धांत का पालन करें
भविष्य के विस्तार की जरूरतों को पूरा करने के लिए 20% बिजली मार्जिन आरक्षित करें
लंबे समय तक - डिस्टेंस ट्रांसमिशन लॉस को कम करने के लिए एक वितरित बिजली आपूर्ति वास्तुकला को अपनाना
संचालन और रखरखाव प्रबंधन मानक:
सुरक्षा सटीकता को सत्यापित करने के लिए त्रैमासिक लोड परीक्षण
क्षमता में गिरावट को रोकने के लिए सालाना इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर को बदलें
गलती भविष्यवाणी प्राप्त करने के लिए एक बिजली आपूर्ति गुणवत्ता डेटाबेस स्थापित करें
https://www.trrsemicon.com/transistor/n-