কিভাবে সমান্তরাল ডায়োড মাধ্যমে বর্তমান বহন ক্ষমতা উন্নত?

一, শারীরিক ভিত্তি এবং সমান্তরাল প্রযুক্তির সুবিধা
ডায়োড সমান্তরাল সংযোগের মূল নীতিটি বর্তমান ডাইভারশন মেকানিজমের উপর ভিত্তি করে। তাত্ত্বিকভাবে, যখন অভিন্ন পরামিতি সহ N ডায়োডগুলি সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে, তখন মোট বর্তমান বহন ক্ষমতা একটি একক ডিভাইসের তুলনায় N গুণে বাড়ানো যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি 50A রেকটিফায়ার সার্কিটে, তাত্ত্বিকভাবে তিনটি MUR2020s (রেট কারেন্ট 20A) ব্যবহার করে 60A এর বর্তমান প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা অর্জন করতে পারে। এই সম্প্রসারণ পদ্ধতির উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে:

খরচ অপ্টিমাইজেশান: একটি একক উচ্চ বর্তমান ডিভাইস ব্যবহারের তুলনায়, সমান্তরাল স্কিম মানক ডিভাইসগুলিকে একত্রিত করে খরচ কমাতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট ফোটোভোলটাইক ইনভার্টার প্রকল্প একটি একক 12A ডিভাইস প্রতিস্থাপন করতে চারটি SS34 Schottky ডায়োড (রেট বর্তমান 3A) সমান্তরাল করে 40% খরচ কমিয়ে দেয়।
অপ্রয়োজনীয় নকশা: সমান্তরাল কাঠামোর স্বাভাবিকভাবেই দোষ সহনশীলতা থাকে। যখন একটি ডায়োড ব্যর্থ হয়, অবশিষ্ট উপাদানগুলি এখনও আংশিক কার্যকারিতা বজায় রাখতে পারে, উল্লেখযোগ্যভাবে সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করে। একটি নির্দিষ্ট ডেটা সেন্টারে ইউপিএস পাওয়ার সাপ্লাইয়ের জন্য একটি সমান্তরাল সংযোগ স্কিম গ্রহণ করার পর, MTBF (ব্যর্থতার মধ্যে গড় সময়) 200000 ঘণ্টায় বাড়ানো হয়েছে।
সরলীকৃত তাপ অপচয়: কারেন্ট একাধিক ডিভাইসের মধ্যে বিচ্ছুরিত হয়, একক বিন্দু তাপের ঘনত্ব হ্রাস করে, যা তাপ অপচয় নকশাকে সরল করার জন্য উপকারী। একটি নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক গাড়ির চার্জিং মডিউলে, সমান্তরাল স্কিম তাপ সিঙ্ক এলাকাকে 30% হ্রাস করে এবং 45 ডিগ্রির মধ্যে তাপমাত্রা বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রণ করে।
2, সমান্তরাল ডিজাইনের মূল চ্যালেঞ্জ এবং ব্যর্থতার প্রক্রিয়া
যদিও সমান্তরাল প্রযুক্তির উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে, তবে ব্যবহারিক প্রকৌশল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে দুটি মূল সমস্যা সমাধান করা প্রয়োজন:

অসম বর্তমান বন্টন: উত্পাদন প্রক্রিয়ার বিচ্যুতির কারণে, একই মডেলের ডায়োডের জন্যও ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ (V_F) এর মধ্যে 0.1V এর বেশি পার্থক্য রয়েছে। নিম্ন VF সহ ডিভাইসগুলি অগ্রাধিকারমূলকভাবে সঞ্চালন করবে এবং বেশি কারেন্ট বহন করবে, যা স্থানীয় অতিরিক্ত উত্তাপের দিকে পরিচালিত করবে। একটি ফটোভোলটাইক স্ট্রিং মনিটরিং সিস্টেম পরীক্ষা দেখায় যে 0.15V এর VF পার্থক্য সহ সমান্তরাল ডায়োডগুলি 3:1 এর বর্তমান বন্টন অনুপাত অর্জন করতে পারে এবং উচ্চ লোড ডিভাইসগুলির তাপমাত্রা বৃদ্ধি গড় মান থেকে 25 ডিগ্রি বেশি।
থার্মাল পালানোর ঝুঁকি: অসম কারেন্ট স্থানীয় অতিরিক্ত উত্তাপের কারণ হতে পারে, ডিভাইসের ভিএফ আরও কমিয়ে দিতে পারে এবং একটি ইতিবাচক প্রতিক্রিয়া লুপ তৈরি করতে পারে। একটি নির্দিষ্ট শিল্প পাওয়ার সাপ্লাই ক্ষেত্রে, বর্তমান ভাগাভাগি ব্যবস্থা ছাড়াই একটি সমান্তরাল স্কিম সম্পূর্ণ লোড অপারেশনের 2 ঘন্টা পরে একটি ডায়োড অত্যধিক গরম এবং পুড়ে যাওয়ার কারণে পুরো মডিউলটি ব্যর্থ হয়।
3, শিল্পের বৈধতার জন্য অপ্টিমাইজেশন কৌশল এবং প্রকৌশল অনুশীলন
উল্লিখিত সমস্যাগুলির সমাধান করার জন্য, শিল্পটি পরিপক্ক অপ্টিমাইজেশন সমাধান তৈরি করেছে যা তিনটি স্তরকে কভার করে: ডিভাইস নির্বাচন, সার্কিট ডিজাইন এবং তাপ ব্যবস্থাপনা

1. ডিভাইস নির্বাচন এবং ম্যাচিং
একই ব্যাচের স্ক্রীনিং: ভিএফ এবং রিভার্স রিকভারি টাইম (t_rr) এর মতো পরামিতিগুলিতে উচ্চ সামঞ্জস্য নিশ্চিত করতে একই প্রোডাকশন ব্যাচ এবং ওয়েফার কাটিং থেকে ডিভাইসগুলি নির্বাচন করার ক্ষেত্রে অগ্রাধিকার দেওয়া উচিত। একটি নির্দিষ্ট ফটোভোলটাইক বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রস্তুতকারক কঠোরভাবে ± 0.05V এর মধ্যে VF বিচ্ছুরণকে স্ক্রীনিং এবং নিয়ন্ত্রণ করেছে।
Schottky ডায়োড অগ্রাধিকার: সাধারণ PN জংশন ডায়োডের তুলনায়, Schottky ডায়োডের কম VF (0.3-0.6V) এবং উন্নত প্যারামিটার সামঞ্জস্য রয়েছে। কম ভোল্টেজ এবং উচ্চ বর্তমান পরিস্থিতিতে (যেমন 12V/20A চার্জিং মডিউল), Schottky সমান্তরাল স্কিম সাধারণ ডায়োডের তুলনায় বর্তমান শেয়ারিং প্রভাবকে 50% এর বেশি উন্নত করে।
মাল্টি চিপ প্যাকেজিং ডিভাইস: মাল্টি চিপ প্যাকেজিং ব্যবহার করে যা ইতিমধ্যেই অভ্যন্তরীণভাবে সমান্তরাল ম্যাচিং সম্পন্ন করেছে (যেমন ডবল Schottky প্যাকেজিং), বহিরাগত সার্কিট ডিজাইনকে সহজ করতে পারে। একটি নির্দিষ্ট যোগাযোগ শক্তি প্রকল্পে এই জাতীয় ডিভাইসগুলি গ্রহণ করার পরে, PCB এলাকা 40% হ্রাস করা হয়েছিল এবং সমাবেশের দক্ষতা 30% দ্বারা উন্নত হয়েছিল।
2. সার্কিট নকশা অপ্টিমাইজেশান
কারেন্ট শেয়ারিং রেসিস্টর ডিজাইন: রোধ ভোল্টেজ ড্রপের মাধ্যমে বর্তমান ভারসাম্য অর্জন করতে প্রতিটি ডায়োডের সাথে সিরিজে ছোট প্রতিরোধের প্রতিরোধক (সাধারণত 0.1-0.5 Ω) সংযুক্ত করুন। কারেন্ট যত বড় হবে, রেজিস্ট্যান্স ভ্যালু তত ছোট হতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, একটি 100A সমান্তরাল সার্কিটে, একটি 0.1 Ω কারেন্ট শেয়ারিং প্রতিরোধক নির্বাচন করলে ± 5% এর মধ্যে বর্তমান বন্টন বিচ্যুতি নিয়ন্ত্রণ করা যায়।
সক্রিয় বর্তমান শেয়ারিং প্রযুক্তি: উচ্চ-নির্ভুল চাহিদার পরিস্থিতির জন্য, সমান্তরাল MOSFET ব্যবহার করে একটি গতিশীল বর্তমান শেয়ারিং স্কিম গ্রহণ করা যেতে পারে। প্রতিটি শাখার কারেন্ট সনাক্ত করে এবং বাস্তব সময়ে প্রতিরোধের উপর MOSFET-কে সামঞ্জস্য করে-, সুনির্দিষ্ট বর্তমান ভাগাভাগি অর্জন করা যেতে পারে। এই স্কিমটি গ্রহণ করার পরে, একটি নির্দিষ্ট সার্ভার পাওয়ার সাপ্লাইয়ের বর্তমান ভাগ করে নেওয়ার নির্ভুলতা ± 2% এ উন্নত করা হয়েছিল এবং দক্ষতা হ্রাস 0.5% এর কম হয়েছে।
লেআউট এবং ওয়্যারিং অপ্টিমাইজেশান: সমান্তরাল ডিভাইসগুলির প্রতিসাম্য বিন্যাস নিশ্চিত করুন, বর্তমান পাথগুলিকে ছোট করুন এবং পরজীবী ইন্ডাকট্যান্স পার্থক্য হ্রাস করুন৷ একটি নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক গাড়ির চার্জিং স্টেশনের নকশার বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য প্রয়োজন যে উচ্চ- ফ্রিকোয়েন্সি স্যুইচিংয়ের অধীনে ভোল্টেজ রিং কমাতে সমান্তরাল ডায়োড পিনের দৈর্ঘ্যের পার্থক্য 0.5 মিমি এর বেশি হওয়া উচিত নয়।
3. তাপ ব্যবস্থাপনা জোরদার করা
তাপ অপচয়ের কাঠামোর অপ্টিমাইজেশন: ইউনিফর্ম হিট প্লেট এবং তাপ পরিবাহী সিলিকন গ্রীসের মতো উপাদান তাপ পরিবাহিতা দক্ষতা উন্নত করতে ব্যবহৃত হয়। একটি নির্দিষ্ট ফোটোভোলটাইক বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল সমান্তরাল ডায়োডের নীচে একটি তাপ বিতরণ প্লেট স্থাপন করে 20 ডিগ্রি তাপমাত্রা বৃদ্ধির অভিন্নতা উন্নত করে।
থার্মাল সিমুলেশন এবং যাচাইকরণ: হিট সিঙ্কের আকার এবং ফ্যানের গতি অপ্টিমাইজ করতে ANSYS Icepak-এর মতো টুল ব্যবহার করে তাপীয় সিমুলেশন পরিচালনা করুন। IEC 60068-2-1 থার্মাল শক টেস্টিং স্ট্যান্ডার্ড পূরণ করার সময় একটি নির্দিষ্ট শিল্প বিদ্যুৎ প্রকল্প সিমুলেশনের মাধ্যমে তাপ অপচয়ের খরচ 15% কমিয়েছে।
রিয়েল টাইম টেম্পারেচার মনিটরিং: ওভার হিটিং সুরক্ষা অর্জন করতে MCU এর সাথে মিলিত মূল উপাদানগুলির পৃষ্ঠে NTC থার্মিস্টর ইনস্টল করুন। একটি ডেটা সেন্টার ইউপিএস পাওয়ার সাপ্লাই এই সমাধানের মাধ্যমে ফল্ট প্রতিক্রিয়া সময়কে 10ms এর কম করে দিয়েছে।
4, সাধারণ প্রয়োগের পরিস্থিতি এবং সুবিধা বিশ্লেষণ
1. ফোটোভোলটাইক বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল এর সেকেন্ডারি সংশোধন
একটি স্ট্রিং ইনভার্টারে, সেকেন্ডারি সংশোধনের জন্য 10-30A কারেন্ট পরিচালনা করতে হবে। সমান্তরাল Schottky ডায়োড স্কিম গ্রহণ করার পরে:

দক্ষতার উন্নতি: পরিবাহী ক্ষতি 11W (সাধারণ দ্রুত পুনরুদ্ধার টিউব) থেকে 5W (Schottky টিউব) এ হ্রাস করা হয়েছে, যার ফলে কার্যকারিতা 6 শতাংশ পয়েন্ট বৃদ্ধি পেয়েছে।
নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি: MTBF 150000 ঘন্টা থেকে 250000 ঘন্টা বেড়েছে এবং বার্ষিক ব্যর্থতার হার 60% কমেছে।
খরচ অপ্টিমাইজেশান: একটি একক বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল জন্য BOM খরচ হ্রাস
8. 100000 ইউনিটের বার্ষিক উৎপাদনের উপর ভিত্তি করে গণনা করা হয়, বার্ষিক খরচ সাশ্রয় হয়
800000.
2. বৈদ্যুতিক গাড়ির চার্জিং মডিউল
একটি 7kW এসি চার্জিং স্টেশনে, PFC বুস্ট স্টেজ এবং আউটপুট রেকটিফায়ার স্টেজ উভয়েরই সমান্তরাল ডায়োডের প্রয়োজন হয়:

বিদ্যুতের ঘনত্বের উন্নতি: সিলিকন কার্বাইড স্কোটকি ডায়োডের সমান্তরাল করার মাধ্যমে, পাওয়ার ঘনত্ব 0.5kW/L থেকে 0.8kW/L পর্যন্ত বৃদ্ধি করা হয় এবং আয়তন 37.5% কমে যায়।
EMC কর্মক্ষমতা উন্নতি: বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময় 50ns (আল্ট্রাফাস্ট রিকভারি টিউব) থেকে 0ns (Schottky টিউব) থেকে কমানো হয়েছে, EMI নয়েজ 10dB কমেছে।
পুরো জীবনচক্রের ব্যয় হ্রাস: যদিও একটি একক ডিভাইসের খরচ 20% বৃদ্ধি পায়, সিস্টেমের দক্ষতার উন্নতি এবং তাপ অপচয়ের খরচ হ্রাসের ফলে 5 বছরের মোট মালিকানার খরচ (TCO) 15% হ্রাস পায়।
3. শিল্প বিদ্যুৎ সরবরাহের উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সংশোধন
একটি 48V/100A যোগাযোগ পাওয়ার সাপ্লাইতে, একটি সমান্তরাল আল্ট্রাফাস্ট রিকভারি ডায়োড স্কিম গৃহীত হয়:

কমানো সুইচিং লস: t-rr 300ns থেকে 50ns এ কমেছে, সুইচিং লস 80% কমিয়েছে এবং কার্যকারিতা 92% থেকে 95% বৃদ্ধি করেছে।
আউটপুট রিপল সাপ্রেশন: রিভার্স রিকভারি কারেন্ট পিক 5A থেকে 1A এ কমানো হয় এবং আউটপুট রিপল ভোল্টেজ 200mV থেকে 50mV এ কমে যায়।
উন্নত সার্টিফিকেশন পাসের হার: IEC 61000-4-5-এর সার্জ টেস্টিং প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে এবং পণ্যটির প্রথম পাসের হার 70% থেকে 95% বৃদ্ধি পেয়েছে।