Оказывает ли капля прямого напряжения диодов значительное влияние на источник питания связи?

一 Физическая сущность падения напряжения и особенность сценариев общения
Перемнее падение напряжения диода обусловлено процессом ослабления встроенного - в электрическом поле в соединении PN. Когда напряжение переднего смещения превышает порог (около 0,6-0,8 В для кремниевых труб и около 0,2-0,3 В для германия), диффузия носителей образует ток, но в то же время необратимое падение напряжения происходит из-за эффекта сопротивления. Эта характеристика представляет двойное противоречие в области питания связи:
Чувствительность к сценариям низкого напряжения: современные устройства связи обычно используют напряжения питания 3,3 В, 1,8 В или даже ниже. Падение напряжения кремниевых диодов при 0,7 В составляет целых 21% - 39%, что непосредственно приводит к снижению эффективности преобразования мощности. Например, в модуле преобразования DC-DC из источника питания 48 В, если используются традиционные диоды выпрямителя кремния, только вторичная ссылка выпрямления может потерять 1,4 В, что снижает общую эффективность почти на 3 процентных точках.
Задача целостности High - частотных сигналов: в High - частотных приложениях, таких как базовые станции 5G, нелинейные искажения, вызванные пашением напряжения диода, могут нарушать фазовую консистенцию сигналов агрегирования носителя. Экспериментальные данные показывают, что когда колебания прямого тока превышает 20% номинального значения, падение напряжения кремниевого диода может изменяться на 0,15 В, что достаточно, чтобы привести к тому, что EVM (амплитуда вектора ошибок) сигнала OFDM ухудшается более чем на 3 дБ.
2, Многомерное воздействие падения прямого напряжения на систему питания коммуникации
1. Количественный анализ потери эффективности
В качестве примера используется определенный модуль мощности связи 48 В/12 В, в IN4007 (VF) in4007 (= 0.7 V@1a) Когда схема выпрямителя полностью загружена при 10А, потеря диода только достигает 7 Вт, учитывая 35% от общей потери модуля. Если вместо этого используется диод Schottky (VF)=0.3 V@1a), потеря может быть уменьшена до 3W, а эффективность может быть улучшена на 2,2 процентных пункта. Для центров обработки данных, которые ежегодно потребляют более миллиона киловатт -часов электроэнергии, это улучшение может сэкономить сотни тысяч юаней в счетах за электроэнергию каждый год.
2. Критическое влияние целостности сигнала
В схеме смещения PD (фотоприемника) в волоконно -оптической связи характеристика температуры дрейфа для падения напряжения диода может вызвать смертельные проблемы. Капля напряжения в кремниевых диодах уменьшается со скоростью -2,2 мВ/ степень с повышением температуры. В пределах промышленного температурного диапазона -40 градусов до +85 степень, изменение падения напряжения на 0,28 В. Если конструкция компенсации температуры не используется, это приведет к тому, что напряжение смещения PD отклоняется от оптимальной рабочей точки, что приведет к снижению более 1 дБ при получении чувствительности и непосредственно сокращению расстояния передачи на несколько километров.
3. Долгосрочные риски надежности
Местное перегрев, вызванное положительным падением напряжения, является одной из основных причин сбоя мощности связи. Испытания показали, что при токе 10А температура соединения кремниевых диодов может достигать 125 градусов (температура окружающей среды 40 градусов), превышая их максимальную номинальную температуру соединения. Долгосрочная высокая температурная работа будет ускорить металлическую миграцию и электромиграцию, что приведет к более чем десятикратному увеличению тока утечки диода и в конечном итоге приводит к коротким - схемам схемы. Согласно статистике определенного оператора, скорость ремонта модулей питания, вызванная неправильным выбором диодов, достигает 18%, из которых 70% напрямую связаны с тепловыми сбоями, связанными с падением напряжения.
3, Стратегии оптимизации и практические случаи системы питания коммуникации
1. Инновационный выбор материалов и устройств
Schottky Diode: с Ultra - низкий падение напряжения на 0,15 - 0,45 В, он стал предпочтительным выбором для низковольтных питания связи. Например, в источнике питания базовой станции LTE используется диод Schottky Schottky MBR2045CT (VF) {{5} v@2a) после этого эффективность выпрямления увеличилась с 88% до 92%.
Технология синхронного выпрямления: замена традиционных диодов на МОП -ф для достижения низкого сопротивления M ω. Определенный тип питания 5G -базовой станции 5G принимает схему синхронной выпрямления, контролируемой LTC4359, с падением напряжения всего на 56 мВ при 3A током и эффективностью, превышающей 96%.
SIC/GAN WID LANDGAP Устройства: SIC Schottky Diodes (VF) в высоком - напряжении и высоком - сценариях мощности=1.2 V@10a). Он демонстрирует 50% нижнее напряжение и 3 раза выше частоты переключения, чем в Silicon Seancies, и применяется в высоком уровне, такова, что на уровне 6 -х годов, так и на уровне. Питание кабельного ретранслятора.
2. Прекрасная компенсация за конструкцию схемы
Сеть компенсации температуры: динамически корректирует ток смещения диода посредством комбинации термистора и резистора разделителя напряжения. В определенном типе устройства OTN эта технология уменьшает колебание напряжения смещения PD до менее чем 0,05 В во всем диапазоне температуры и улучшает стабильность чувствительности приема на 0,3 дБ.
Многоуровневая технология балансировки напряжения напряжения: в High - схемы выпрямления напряжения используется каскадный диодный массив в сочетании с резистором по распределению тока для управления разностью падения напряжения между каждым диодом в пределах 5%. После принятия этой схемы текущий дисбаланс определенного типа электроэнергии 400 В коммуникации уменьшился с 15% до 3%, а продолжительность жизни была продлена на три раза.
3. Инновационные прорывы в архитектуре системы
Архитектура источника питания без диодов: в системе питания резервного копирования центра обработки данных решение с использованием суперконденсаторов и двунаправленного DC - DC преобразуется для полного устранения потерь падения напряжения диода. Фактическое тестирование показывает, что эффективность преобразования энергии этой архитектуры в системе 48 В достигает 98,5%, что на 6 процентных пунктов выше, чем в традиционном решении.
Интеллектуальный чип управления сбросом напряжения: выделенный IC, который интегрирует функции мониторинга падения напряжения и динамической регулировки, такие как TPS2419 TIS2419, может ощущать ток нагрузки в режиме реального времени и регулировать напряжение привода затвора, так что падение напряжения синхронного выпрямления всегда поддерживается при оптимальном значении. В определенном типе питания AI Server эта технология повышает эффективность легкой нагрузки на 8% и эффективность полной нагрузки на 2%.