లవ్ వోల్టేజ్ డీసి సోలిడ్-స్టేట్ సర్క్యుట్ బ్రేకర్ల ముఖ్య టెక్నాలజీలు

1 టెక్నికల్ చల్లెగాలు

1.1 పరికరాల సమాంతర పనిచేయడంలో స్థిరత
వాస్తవ అనువర్తనాలలో, ఒక్కొక్క పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం యొక్క కరంట్-కొంతమంది శక్తి సహజంగా పరిమితం. హై-కరంట్ అవసరాలను తీర్చడానికి, ప్రామాణికంగా అనేక పరికరాలను సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేయబడతాయి. కానీ, పరికరాల మధ్య ఉండే ప్రమాణాల వ్యత్యాసాలు - విలువ రిసిస్టెన్స్ మరియు థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ లో కొన్ని తేలిక వ్యత్యాసాలు - సమాంతర పనిచేయడంలో అసమాన కరంట్ విభజనను కల్పిస్తాయి. స్విచింగ్ ట్రాన్సియన్స్ ద్రవ్యంతో, ప్యారాసిటిక ఇండక్టెన్స్ మరియు కెపాసిటెన్స్ సమాంతర పరికరాల మధ్య కరంట్ మార్పు రేట్లను అసమానంగా చేస్తాయి, ఇది కరంట్ అసమానతను పెంచుతుంది. ఈ అసమానతను త్వరగా పరిష్కరించకపోతే, కొన్ని పరికరాలు అధిక కరంట్ కారణంగా హోట్ అవుతాయి మరియు ఫెయిల్ అవుతాయి, ఇది సోలిడ్-స్టేట్ సర్క్యుట్ బ్రేకర్ యొక్క సేవాకాలాన్ని తగ్గిస్తుంది.

1.2 ఫాల్ట్ డెటెక్షన్ డెలే
డీసీ వ్యవస్థలో, ఫాల్ట్ కరంట్ వైశిష్ట్యాలు ఏసీ వ్యవస్థలనుండి మోసంగా వేరువేరు, ఫాల్ట్ డెటెక్షన్ మరియు ఇంటర్రప్షన్ సహాయం చేస్తున్న జీరో-క్రాసింగ్ పాయింట్లను లేదు. ఇది సోలిడ్-స్టేట్ సర్క్యుట్ బ్రేకర్లను మైక్రోసెకన్డ్-లెవల్ ఫాల్ట్ డెటెక్షన్ అల్గోరిథమ్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా ఫాల్ట్‌ని సహజంగా గుర్తించడం మరియు త్వరగా ప్రతికీర్తించడం అవసరం. ట్రాడిషనల్ ఫాల్ట్ డెటెక్షన్ విధులు రచయిత డీసీ ఫాల్ట్ కరంట్‌లతో ప్రమాదాలను నివారించడంలో చాలా డెలేలను అనుభవిస్తాయి, ఇది త్వరిత ప్రోటెక్షన్ అవసరాలను తీర్చలేము.

1.3 హీట్ డిసిపేషన్ మరియు వాల్యూమ్ మధ్య వైఖరి
మోడర్న్ పవర్ వ్యవస్థల అవసరాలకు హై-పవర్ డెన్సిటీని చేరువున్న సోలిడ్-స్టేట్ సర్క్యుట్ బ్రేకర్ డిజైన్లు పరిమిత స్పేస్ లో హైగర్ పవర్ హ్యాండ్లింగ్ ని చేరువున్నాయి. కానీ, హైగర్ పవర్ డెన్సిటీ పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల్లో జనరేట్ చేస్తున్న హీట్ లో తీవ్రమైన పెరుగుదలను కల్పిస్తుంది. హీట్ డిసిపేషన్ తక్కువగా ఉంటే, పరికరాల ప్రఫర్మన్స్ తగ్గిపోతుంది మరియు థర్మల్ రనావే మరియు పరికరాల ఫెయిల్ కారణంగా చేరువున్నాయి. ట్రాడిషనల్ కూలింగ్ టెక్నిక్లు హై-పవర్-డెన్సిటీ సోలిడ్-స్టేట్ బ్రేకర్లతో మధ్య ప్రామాణికంగా పనిచేస్తాయి. లిక్విడ్ కూలింగ్ హీట్ డిసిపేషన్ ఎఫిషియన్సీని మెరుగుపరుస్తుంది, కానీ ఇది పరికరాల సైజు మరియు ఖర్చును పెంచుతుంది. కాబట్టి, హీట్ డిసిపేషన్ మరియు వాల్యూమ్ నియంత్రణ మధ్య సమన్వయం - సౌండర్య ఆప్టిమైజేషన్ చేయడం - సోలిడ్-స్టేట్ సర్క్యుట్ బ్రేకర్ డిజైన్లో కీ చల్లెగాలో ఉంటుంది.

2 కీ టెక్నాలజీ పరిశోధన

2.1 వైడ్-బాండ్గ్యాప్ పరికరాల అనువర్తన టెక్నాలజీ
(1) SiC MOSFET ఎంచుకోండి మరియు ప్యాకేజింగ్
వివిధ వైడ్-బాండ్గ్యాప్ పరికరాల మధ్య, తక్కువ కండక్షన్-లాస్ సిసిఎం ఎంఓఎస్ఎఫెట్స్ చాలా ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి. మల్టి-డైవైస్ సమాంతర అనువర్తనాల్లో వాటి ప్రఫర్మన్స్‌ని పెంచడానికి, ఒక సమమితీయ DBC లయాట్ అందుబాటులో ఉంటుంది. ఈ లయాట్ పారాసిటిక ఇండక్టెన్స్‌ని తగ్గించడంలో ముఖ్యమైనది, ఇది పరికరాల స్విచింగ్ విశేషాలను మెరుగుపరుస్తుంది. ముందుగా, పారాసిటిక ఇండక్టెన్స్ మరియు పరికర కెపాసిటెన్స్ యొక్క సంప్రదిక టర్న్-ఆఫ్ ద్రవ్యంతో గేట్ వోల్టేజ్ ఓసిలేషన్ జరుగుతుంది. ప్రయోగాత్మక పరీక్షలు సమమితీయ DBC లయాట్ ద్వారా, టర్న్-ఆఫ్ ద్రవ్యంతో గేట్ వోల్టేజ్ ఓసిలేషన్‌ను 5% లోపు నియంత్రించవచ్చని చూపించాయి. ఇది సమాంతర పనిచేయడంలో డైనమిక్ స్థిరతను మెరుగుపరుస్తుంది మరియు వోల్టేజ్ ఓసిలేషన్ వలన జరిగే పరికరాల నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది.

(2) డైనమిక్ కరంట్ షేరింగ్ నియంత్రణ
సమాంతర పరికరాల మధ్య కరంట్ అసమానతను పరిష్కరించడానికి, కరంట్-షేరింగ్ బస్ మరియు అడాప్టివ్ PI నియంత్రణ యొక్క కంబైన్ స్ట్రాటెజీ అందుబాటులో ఉంటుంది. కరంట్-షేరింగ్ బస్, ప్రత్యేక విన్యాసం ద్వారా, ప్రతి సమాంతర శాఖకు భౌతిక లెవల్ లో సమాన కరంట్ విభజన మార్గాన్ని అందిస్తుంది. ఈ అధారంపై, అడాప్టివ్ PI నియంత్రణ అల్గోరిథం శాఖకు కరంట్‌ని వాస్తవ సమయంలో నిరీక్షించడం ద్వారా ప్రతి పరికరానికి డ్రైవ్ సిగ్నల్లను డైనమిక్లీ మార్చడం ద్వారా, అత్యధిక కరంట్ షేరింగ్ నియంత్రణను అందిస్తుంది.

2.2 త్వరగా ఫాల్ట్ డెటెక్షన్ మరియు ఇంటర్రప్షన్ టెక్నాలజీ
(1) గేట్ వోల్టేజ్ పై ఆధారపడిన ఫాల్ట్ డెటెక్షన్
SiC MOSFET షార్ట్-సర్కిట్ వైశిష్ట్యాల విశ్లేషణ ద్వారా, షార్ట్-సర్కిట్ ఫాల్ట్ ద్రవ్యంతో, డ్రైన్-సోర్స్ వోల్టేజ్ (VDS) త్వరగా 900V వరకు పెరుగుతుంది, గేట్ వోల్టేజ్ 10 V/ns లాంటి చాలా వేగంతో తగ్గుతుంది. ఈ వైశిష్ట్యాన్ని ఉపయోగించి, రెండు కరంట్ థ్రెషోల్డ్‌లను సెట్ చేసిన డ్యూవల్-థ్రెషోల్డ్ కంపారేటర్ రచయించబడింది: Ith1 = 500 A మరియు Ith2 = 1.2 kA. కన్నించిన కరంట్ Ith1 కంటే ఎక్కువ ఉంటే, ప్రారంభిక హోట్ ట్రిగర్ జరుగుతుంది; Ith2 కంటే ఎక్కువ ఉంటే, షార్ట్-సర్కిట్ ఫాల్ట్ నిర్ణయించబడుతుంది. డిజైన్ చేసిన డెటెక్షన్ సర్కిట్ మరియు సిగ్నల్ ప్రసేషింగ్ అల్గోరిథం 0.8 μs లో డెటెక్షన్ డెలేను అందిస్తుంది. ఈ దశలో, ట్రాడిషనల్ మెథడ్ల ద్వారా జరుగుతున్న సంకేత మార్పు మరియు ప్రసేషింగ్ ను సిసిఎం ఎంఓఎస్ఎఫెట్ యొక్క స్వాభావిక ఎలక్ట్రికల్ వైశిష్ట్యాలను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఫాల్ట్ డెటెక్షన్ కార్యక్షమతను చాలా మెరుగుపరుస్తుంది.

(2) మల్టి-ఒబ్జెక్టివ్ ఆప్టిమైజ్డ్ ఇంటర్రప్షన్ స్ట్రాటెజీ
సోలిడ్-స్టేట్ సర్క్యుట్ బ్రేకర్లో హై-పర్ఫార్మన్స్ ఫాల్ట్ ఇంటర్రప్షన్ అందించడానికి, ఇంటర్రప్షన్ టైమ్ (Δt), ఎనర్జీ అబ్సర్ప్షన్ (EMOV), మరియు ఇన్రష్ కరంట్ (Ipeak) ను లక్ష్య ఫంక్షన్‌లుగా నిర్వచించి, మల్టి-ఒబ్జెక్టివ్ పార్టికల్ స్వార్మ్ ఆప్టిమైజేషన్ (MOPSO) అల్గోరిథం ద్వారా ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది. తక్కువ ఇంటర్రప్షన్ టైమ్ వ్యవస్థా పరికరాలకు హోట్ ప్రోటెక్షన్ అందిస్తుంది; ఎనర్జీ అబ్సర్ప్షన్ మోవ్స్ వంటి ప్రోటెక్టివ్ పరికరాల ఎంచుకోండి మరియు ఆయుస్హకాలాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది; అత్యధిక ఇన్రష్ కరంట్ చాలా ఎలక్ట్రికల్ టెన్షన్ అందిస్తుంది, ఇది పరికరాల సామాన్య పనికట్టను ప్రభావితం చేస్తుంది.

ఎన్నో మార్గల మధ్య MOPSO ఆప్టిమైజేషన్ ద్వారా, ఆప్టిమల్ పారామీటర్లు నిర్ధారించబడ్డాయి: కరంట్-లిమిటింగ్ ఇండక్టర్ LB = 15 μH మరియు MOV వోల్టేజ్-లిమిటింగ్ కోఫిషియంట్ γ = 1.8. ఈ ఆప్టిమల్ పారామీటర్లను ఉపయోగించి, ఇంటర్రప్షన్ టైమ్ 73.5 μs లో తగ్గించబడింది, మరియు గరిష్ట కరంట్ 5