İletişim koruma devreleri oluşturmak için diyotlar ve mosfetler nasıl kullanılır?

一, Teknik İlke: Bileşen özelliklerinden sistem seviyesi korumasına kadar
1. Diyotların koruma mekanizması
TVS geçici baskılama diyotu, çığ arızası etkisi yoluyla nanosaniye seviyesi tepkisi sağlar ve temel parametreleri şunları içerir:
Arıza Voltajı (VBR): İletişim ekipmanı için yaygın olarak kullanılan 5V, 12V, 24V spesifikasyonlarını belirler
Kelepçe Voltajı (VC): Aşırı gerilim koruma kapasitesini yansıtır, yüksek - Kalite cihazları VC/VBR'ye ulaşabilir<1.3
Tepe darbe akımı (IPP): Dalgalanma direncini karakterize eder ve veri merkezi uygulamalarının onlar kiloampere seviyesine ulaşması gerekir
Bir eyalet operatörü tarafından yapılan bir testte, çift yönlü TV'ler kullanan bir 5G baz istasyon güç modülü, 8/20 μ S dalga formu altında 10kV'nin yükseliş etkisini başarıyla karşıladı ve hata oranında% 92'lik bir azalma.
Schottky diyotları, düşük ileri voltaj düşüşü 0.1-0.3V nedeniyle ters devrelerde iyi performans gösterir. Belirli bir veri merkezinde Schottky diyot dizilerini benimsedikten sonra, 24V güç kaynağı sisteminin güç tüketimi 14W'den 0.8W'a düştü ve yıllık güç tasarrufu 2100 kWh'a ulaştı.
2. MOS transistörlerinin anahtarlama özellikleri
NMOS Transistörü, Ters Önleyici Devrede benzersiz avantajlar sergiler:
Conduction condition: Vgs>VTH (eşik voltajı), tipik değer 1-4V
Dirençte (RDS (ON)): Modern teknoloji, 20A akımda sadece 0.8W güç tüketimi ile miliohm seviyesine ulaştı
Anahtarlama hızı: Nanosaniye Seviye Yanıtı, geleneksel rölelerden çok daha üstün
Belirli bir iletişim ekipmanı üreticisinin gerçek test verileri, NMOS Anti Ters Devre kullandıktan sonra, cihaz başlangıç ​​süresinin 50ms'den 2ms'ye kısaldığını ve 5G baz istasyonlarının milisaniye seviye anahtarlama gereksinimlerini karşıladığını göstermektedir.
PMOS transistörleri, dirençli yüksek dirençleri nedeniyle daha az yaygın olarak kullanılsa da, hala yüksek - bitiş sürüş senaryolarında değere sahiptirler. Belirli bir optik modül, -48V güç koruması elde etmek için PMO'ları benimser ve ters sızıntı akımını 0,1 μ A'nın altına başarıyla kontrol eder.
2, İşbirlikçi Uygulama: Üç - Seviye Koruma Sistemi Oluşturma
1. Giriş Seviyesi Koruması: Güç ızgarası bozukluklarını bastırın
Çözüm 1: TVS+NMOS kompozit koruması
Şebeke güç erişiminde çift yönlü TV diyotları ve NMOS transistörlerinin bir kombinasyonunu dağıtmak:
TV'ler diyot, 10/1000 μ s dalga formunun altında 6kV dalgalanmayı emer
NMOS Transistor, güç polaritesi algılama ve otomatik anahtarlamayı gerçekleştirir
Yanıt Süresi<50ns, protection level up to IEC 61000-4-5 Level 4
Bu çözümü bir çöl baz istasyonuna uyguladıktan sonra, yılda yıldırım grevlerinin neden olduğu ekipman arızalarının sayısı 12'den 1'e düştü ve bakım maliyetleri%85 azaldı.
Seçenek 2: Doğrultucu Köprüsü+MOS transistörünün optimizasyonu
Geleneksel doğrultucu köprülerde 0.7V voltaj düşüşü sorununu ele almak için, diyotlar yerine MOS transistörleri kullanılır
4 nmos transistörünü kullanarak senkron bir düzeltme devresi oluşturma
ON direnci 0.7 Ω'dan 20m'ye düştü
Verimlilik% 85'ten% 98'e yükseldi
Bu teknolojiyi belirli bir süper bilgisayar merkezine uyguladıktan sonra, yıllık enerji tasarrufu 1,2 milyon kWh'ye ulaştı ve karbon emisyonlarını 980 ton azaltmaya eşdeğer.
2. Ara voltaj regülasyonu: harmonik paraziti ortadan kaldırın
Çözüm: Zener Diyotu+LDO kombinasyonu
DC - DC dönüşüm işleminde iki aşamalı voltaj düzenlemesi benimsenmiştir:
Zener diyot birincil voltaj stabilizasyonu sağlar ve ±% 10 voltaj dalgalanmalarını emer
LDO regülatörü, dalgalanmayı 10mv'nin altına bastırır
FPGA gibi dijital yongaların güç kaynağı gereksinimlerini karşılayın
Bu çözümü belirli bir 5G AAU'ya uyguladıktan sonra, iletim gücünün stabilitesi 3dB arttı ve kapsama yarıçapı%8 arttı.
3. Çıkış seviyesi koruması: Ters akımı önler
Çözüm: ORing Denetleyicisi+MOS Transistör
Gereksiz güç sistemlerinde aşağıdaki yöntemler kullanılır:
Schottky Diot birincil izolasyona ulaşır
MOS Transistörünü Kullanarak N +1 Gereksiz Güç Kaynağının Kesintisiz Değiştirilmesi
Anahtarlama süresi 10ms'den 50 μs'ye düşürüldü
Bu çözümü belirli bir veri merkezine uygulandıktan sonra, depolama dizisinde güç anahtarlamasının neden olduğu elektrik kesintisi kazası tamamen ortadan kaldırıldı.
3, Endüstri Uygulaması: Tipik Senaryo Çözümleri
1. Baz istasyonu güç kaynağının optimizasyonu
Uzak taban istasyonları için kararsız güç kaynağı konusunu ele almak için, "Güneş Enerjisi+Pil+Akıllı Voltaj Regülatörü" nin hibrid güç kaynağı sistemi benimsenmiştir:
Voltaj Regülatörü Seçimi: Giriş Aralığı 180-520VAC, Çıkış doğruluğu ±% 0.5
MOS Yapılandırması: NMO'lar pil şarj kontrolü için kullanılır, PMOS yük gücü anahtarlama için kullanılır
Kontrol Stratejisi: Voltaj Regülatörü ve BMS arasındaki bağlantı kontrolünü CAN veriyoluyla uygulayın
Bu çözümü yüksek - rakım baz istasyonuna uygulandıktan sonra, yıllık elektrik kesintisi süresi 72 saatten 3 saate düştü ve ağ kullanılabilirliği%99,99'a yükseldi.
2. Veri Merkezi Mimarisi Yükseltme
Yüksek - yoğunluk dolaplarının güç kaynağı zorluklarını ele almak için modüler bir güç mimarisi kabul edilir:
Her güç modülü sıcak değiştirmeyi destekler ve tek bir modül arızası sistem çalışmasını etkilemez
MOS Transistor, 4 giriş güç kaynağının otomatik akım paylaşımını elde eder ve yük dengeleme derecesi ±% 2
Akıllı İzleme: I2C veri yolu üzerinden voltaj, akım ve sıcaklık parametrelerinin gerçek zamanlı edinilmesi
Bu çözümü büyük bir - ölçekli veri merkezinde uygulandıktan sonra, puu değeri 1.6'dan 1.3'e düştü ve yıllık güç tasarrufu 12 milyon kWh'ye ulaştı.
3. Optik Modül Arayüz Koruması
400g optik modülün ESD duyarlılık sorunu için üç - seviyesi koruma benimsenmiştir:
Seviye 1: TV'ler diyot ± 15kV kontak deşarjı emer
İkinci Seviye: Zener Diyot Sınırları 5.6V'ye aşırı gerilim
Seviye 3: RC Filtreleme Ağı Yüksek - frekans girişimini ortadan kaldırır
Belirli bir ekipman üreticisinden elde edilen test verileri, bu çözeltinin optik modülün ESD arıza oranını% 3'ten% 0.02'ye düşürdüğünü göstermektedir.
4, Teknolojik Evrim: 6G için Koruma İnovasyonu
6G dönemindeki milimetre dalga iletişimi, Terahertz iletişimi ve diğer teknolojilerin popülerleştirilmesi ile güç kaynağı sistemleri daha yüksek zorluklarla karşı karşıyadır:
Ultra Düşük Gürültü Gereksinimi: Güç dalgalanmasının aşamalı dizi radarının faz doğruluğu gereksinimlerini karşılamak için μ V seviyesine bastırılması gerekiyor
Dinamik Yanıt Geliştirme: Yanıt süresinin, ışın oluşturmanın neden olduğu güç mutasyonuna uyum sağlamak için μS seviyesine kısaltılması gerekiyor
Verimli Enerji Dönüşümü: Anahtar frekansı MHz seviyesine yükseldi ve pasif bileşenlerin hacmini azaltı
Mevcut araştırma sıcak noktaları şunları içerir:
Galyum Nitrür (GAN) Koruyucu Cihazlar: 10MHz'e Kadar Değiştirme Frekansı, Verimlilik% 95'i aşıyor
Manyetik Entegrasyon Teknolojisi: İndüktörleri transformatörlerle entegre etmek, hacmi% 40 azaltmak
Dijital Koruma Kontrolü: DSP aracılığıyla elde edilen uyarlanabilir parametre ayarı
5, Uygulama Öneri: Seçimden Operasyona ve Bakıma Tam Yaşam Döngüsü Yönetimi
Bileşen seçim kriterleri:
TV Diyotu: VC/VBR ile Cihazları Seçin<1.3 and Ipp>10ka
MOS Transistör: RDS (ON)<5m Ω Vgs(th)<2V,Ciss<1nF
Zener Diyot: Sıcaklık Katsayısı<-2mV/℃, dynamic resistance<10 Ω
Sistem tasarımının temel noktaları:
Tek seviyeli koruma üzerinde aşırı basınçtan kaçınmak için "kademeli koruma" ilkesini izleyin
Gelecekteki genişleme ihtiyaçlarını karşılamak için% 20 güç marjını ayırın
Uzun - mesafe iletim kayıplarını azaltmak için dağıtılmış bir güç kaynağı mimarisinin benimsenmesi
Operasyon ve Bakım Yönetimi Standartları:
Koruma doğruluğunu doğrulamak için üç aylık yük testi
Kapasite bozulmasını önlemek için elektrolitik kapasitörleri yıllık olarak değiştirin
Arıza Tahmini elde etmek için bir güç kaynağı kalitesi veritabanı oluşturun
https://www.trrsemicon.com/transistor/n {2 }channel {4 }60