SST ಸಹಾಯಕ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಶೀತಲನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿನ ರಚನಾ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು

ಸಾಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ (SST) ಡಿಜೈನ್ನಲ್ಲಿ ಎರಡು ಮುಖ್ಯ ಮತ್ತು ಚಂದಾದ ಉಪವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು
ಅಕ್ಷೇಪ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನ ಮತ್ತು ತಾಪ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಮುಖ್ಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಸ್ಥಳ ಪಡೆಯದೆ ರೇಖೀಯ ಚಾಲನೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಸನೀಯ ಕಾರ್ಯಕಲಾಪ ನಿರ್ಧಾರಿಸುವ ಮುಖ್ಯ ಸರ್ಕೃತಿಯ ಲಭ್ಯತೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಸನೀಯತೆಯನ್ನು ಸಂಬಧಿಸಿದಂತೆ ಅವು ಪ್ರದಾನ ಮಾಡುತ್ತಾವೆ.

ಅಕ್ಷೇಪ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನ: ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಹ್ರದಯದ ಪ್ರದಾನ

ಅಕ್ಷೇಪ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನವು ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಸಾಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ ಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವ "ಮಾನಸ" ಮತ್ತು "ನೆರವುಗಳಿಗೆ" ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪ್ರದಾನ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಅದರ ವಿಶ್ವಸನೀಯತೆಯು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಾಧಾರಣ ಕಾರ್ಯಕಲಾಪದ ಮೇಲೆ ನಿರ್ಧಾರಕವಾಗಿದೆ.

I. ಮುಖ್ಯ ಚುನಾವಣೆಗಳು

• ಉನ್ನತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಚ್ಛೇದ: ಅದು ಉನ್ನತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪಾರ್ಶ್ವದಿಂದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿ ನೀಡಿ, ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಪಾರ್ಶ್ವದಲ್ಲಿರುವ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ಡ್ರೈವರ್ ಸರ್ಕೃತಿಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪ್ರದಾನ ಮಾಡಬೇಕು, ಇದರ ಮೂಲಕ ಶಕ್ತಿ ಮಾಡುಲ್ನು ವಿಶೇಷ ರೀತಿಯ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಚ್ಛೇದ ಸಾಧನೆ ಆಗಿರಬೇಕು.

• ವಿಘಟನೆಗೆ ಕ್ಷಮತೆ: ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಶಕ್ತಿ ಸರ್ಕೃತಿಯ ಉನ್ನತ ಆವೃತ್ತಿಯ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ (ದಶ ಮತ್ತು ಸ೦ಕೋಟಿ ಹೆರ್ಟ್ಸ್) ದೊಡ್ಡ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳನ್ನು (dv/dt) ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಚುಮ್ಮಡಿಯನ್ನು (EMI) ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಅಕ್ಷೇಪ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನವು ಈ ಕಠಿಣ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರ ನಿರ್ದೇಶನ ನೀಡಬೇಕು.

• ಬಹು ಮತ್ತು ದೃಢ ನಿರ್ದೇಶನಗಳು:

• ಗೇಟ್ ಡ್ರೈವರ್ ಶಕ್ತಿ: ಪ್ರತಿ ಶಕ್ತಿ ಸ್ವಿಚ್‌ನಿಗೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, SiC MOSFETs) ಗೇಟ್ ಡ್ರೈವರ್ಗಳಿಗೆ ವಿಚ್ಛಿನ್ನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ ನಿರ್ದೇಶನವು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಮತ್ತು ವಿಚ್ಛಿನ್ನವಾಗಿರಬೇಕು ಎಂದು ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕ ಉತ್ಪನ್ನವಾದ ಶೂಟ್-ಥ್ರೂ ದೋಷಗಳನ್ನು ತಡೆಯಲು.

• ನಿಯಂತ್ರಣ ಬೋರ್ಡ್ ಶಕ್ತಿ: ಡಿಜಿಟಲ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳಿಗೆ (DSP/FPGA), ಸೇನ್ಸರ್ಗಳಿಗೆ ಮತ್ತು ಸಂಪರ್ಕ ಸರ್ಕೃತಿಗಳಿಗೆ ಶುದ್ಧ, ಕಡಿಮೆ ಶಬ್ದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.

II. ಸಾಮಾನ್ಯ ಶಕ್ತಿ ನೀಡುವ ಮತ್ತು ಡಿಜೈನ್ ವಿಧಾನಗಳು

• ಉನ್ನತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಶಕ್ತಿ ನೀಡುವ: ವಿಚ್ಛಿನ್ನ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಫ್ಲೈಬ್ಯಾಕ್ ಕನ್ವರ್ಟರ್) ಉನ್ನತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಇನ್‌ನಿಂದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೀಡುವುದು. ಇದು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮುಖ್ಯ ಚುನಾವಣೆಯ ಭಾಗವಾಗಿದ್ದು ವಿಶೇಷ ರೀತಿಯ ಡಿಜೈನ್ ಆವ೷ಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

• ಬಹು ನಿರ್ದೇಶನದ ವಿಚ್ಛಿನ್ನ DC-DC ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು: ಆರಂಭಿಕ ವಿಚ್ಛಿನ್ನ ಶಕ್ತಿ ಸೋರ್ಸ್ ಪಡೆದ ನಂತರ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಆವಶ್ಯಕ ವಿಚ್ಛಿನ್ನ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಹಲವು ವಿಚ್ಛಿನ್ನ DC-DC ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

• ಆವರ್ತನ ಡಿಜೈನ್: ಅತಿ ವಿಶ್ವಸನೀಯ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ, ಅಕ್ಷೇಪ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನವು ಆವರ್ತನ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಡಿಜೈನ್ ಆಗಿರಬಹುದು, ಪ್ರಾಥಮಿಕ ದೋಷದಲ್ಲಿ ಸುರಕ್ಷಿತ ಶ್ರಮ ಸ್ಥಿತಿಯ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ಪ್ರತಿಭಾವಿ ಶಕ್ತಿ ಸೋರ್ಸ್‌ಗೆ ಸುಳ್ಳಿನ ಮೂಲಕ ಸುರಕ್ಷಿತ ಶ್ರಮ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಿರ್ದೇಶಿಸಲು.

ತಾಪ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆ: ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಹವಾ ನಿಯಂತ್ರಕ

ತಾಪ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಸಾಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್‌ನ ಶಕ್ತಿ ಘನತೆಯನ್ನು, ನಿರ್ದೇಶನ ಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು, ಮತ್ತು ಉತ್ಪನ್ನ ಆಯುಕಾಲವನ್ನು ನಿರ್ಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ಏಕೆ ಅದು ಇತ್ತು ಮುಖ್ಯ?

• ಉತ್ತಮ ಶಕ್ತಿ ಘನತೆ: ದೀರ್ಘ ಆವೃತ್ತಿಯ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್‌ಗಳನ್ನು ಬದಲಿಸುವ ಮೂಲಕ, SSTಗಳು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಚಿಕ್ಕ ಶಕ್ತಿ ಮಾಡುಲ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಸಂಕೇಂದ್ರಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದ ತಾಪ ಪ್ರವಾಹ (ಒಂದು ಯೂನಿಟ್ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ತಾಪ) ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

• ಸೆಮಿಕಾಂಡಕ್ಟರ್ ಉಪಕರಣಗಳ ತಾಪ ಸುಂದರ್ಶನ: ಸಾಧಾರಣವಾಗಿ SiC/GaN ಶಕ್ತಿ ಉಪಕರಣಗಳು ಉತ್ತಮ ಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಾದರೂ, ಅವುಗಳ ಜಂಕ್ಷನ್ ತಾಪ ಮಿತಿಯು (ಸಾಧಾರಣವಾಗಿ 175°C ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ) ಕಡಿಮೆ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಅತಿ ತಾಪ ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು ಕ್ಷಮತೆಯ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು, ವಿಶ್ವಸನೀಯತೆಯ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು, ಅಥವಾ ಶಾಶ್ವತ ದೋಷಗಳನ್ನು ಉತ್ಪನ್ನ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

• ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ನೇರ ಪ್ರಭಾವ: ಕಡಿಮೆ ತಾಪ ವಿತರಣೆಯು ಚಿಪ್ ಜಂಕ್ಷನ್ ತಾಪವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಓನ್-ಸ್ಟೇಟ್ ರೀಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ನಷ್ಟಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತವೆ—ಇದು ದುಷ್ಟ ಚಕ್ರವನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ.

III. ತಾಪ ವಿತರಣೆ ವಿಧಾನಗಳ ರೀತಿಗಳು

3. ಉನ್ನತ ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳು

3.1 ಭವಿಷ್ಯದ ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣ
ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ನಿಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಬೋಧನೆಯನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ, ಭವಿಷ್ಯದ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಿಕೆಯ ದಿಶೆಯನ್ನು ಭವಿಷ್ಯಸ್ಥಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಕ್ಯಾಪ್ ವೇಗಗಳನ್ನು, ಪಂಪದ ಗತಿಯನ್ನು ಅಥವಾ ಸಣ್ಣ ಹಣಿಕೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಆಫ್ಟಿನ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಎದುರಬಲ್ಲದಂತೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ.

3.2 ವಿದ್ಯುತ್-ತಾಪಮಾನ ಯೋಜನೆ
ತಾಪಮಾನ ಡಿಜೈನ್ ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ನಿರ್ಮಾಣ ಡಿಜೈನ್ ನಿಂದ ವಿಕಸನದ ಆರಂಭದ ಹಂತದಲ್ಲಿಯೇ ಸಂಯೋಜಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗಳೊಂದಿಗೆ, ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಶಕ್ತಿ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಅನುಕೂಲಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಯಾವುದೇ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪ ಫ್ಲಕ್ಸ್ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಶೀತಳಕ ಇನ್ಲೆಟ್‌ನ ಹತ್ತಿರ ಹಾಕಲು ಅನುಕೂಲವಾಗಿ ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

4. ಲೈಫ್‌ಲೈನ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಏಕೀಕೃತವಾಗಿ ಪ್ರಚಲಿಸುತ್ತದೆ

ಅಧಿಕಾರಿ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಸೋಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ನ ಮೂಲ ಸಂರಕ್ಷಣೆಗಳನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಹೀಗೆ ಸಾರಾಂಶಿಸಬಹುದು:

4.1 ಅಧಿಕಾರಿ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನ - ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವುದು
ಇದು ವ್ಯವಸ್ಥೆ "ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು" ಆದ್ದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ಘಟಕಗಳಿಗೆ (ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪ್ರತಿ ಕ್ಯಾಪ್‌ಗಳಿಗೆ, ನೀರು ಪಂಪಗಳಿಗೆ) ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನ ಮಾಡುವ ಮೂಲ ಅಂಶವಾಗಿದೆ.

4.2 ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆ - ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ನಿರಂತರ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವುದು
ಇದು ವ್ಯವಸ್ಥೆ "ನಿರಂತರ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು" ಆದ್ದರಿಂದ ಪ್ರಧಾನ ಶಕ್ತಿ ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಅಧಿಕಾರಿ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರದಾನವನ್ನು ಆಫ್ಟಿನಿಂದ ಅನಾವಶ್ಯ ಸಂಭವನೀಯ ವಿಫಲನಕ್ಕಿಂತ ಸುರಕ್ಷಿತಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲ ಅಂಶವಾಗಿದೆ.

ಒಂದು ಅತ್ಯಂತ ನಿರ್ಧಾರಕ ಸೋಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವಿದ್ಯುತ್ ಡಿಜೈನ್, ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣ ಡಿಜೈನ್‌ನ ಸ್ಥಿರ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿದೆ.