একাধিক প্রযুক্তিগত পদ্ধতি ব্যবহার করে এসএমপিএসের দক্ষতা অপ্টিমাইজ করা

সুইচ মোড পাওয়ার সাপ্লাইগুলির (এসএমপিএস) দক্ষতা এবং স্থিতিশীলতা তাদের বিশেষত বৈদ্যুতিক যানবাহন (ইভি) চার্জিং স্টেশন, সৌর ইনভার্টার,এবং শিল্প মোটর ড্রাইভযাইহোক, উচ্চতর অপারেটিং ভোল্টেজ এবং বর্তমানের প্রয়োজন, কম পরিবাহিতা এবং তাপ ক্ষতি, এবং একটি আরো কম্প্যাক্ট চেহারা,ডিজাইনারদের উন্নত সিলিকন কার্বাইড (সিআইসি) MOSFET প্রযুক্তি গ্রহণ করতে হবেএই প্রযুক্তিকে MOS গেটেড থাইরিস্টর এবং দ্রুত পুনরুদ্ধার ব্রিজ রেক্টিফায়ারগুলির সাথে সাবধানে একত্রিত করা উচিত যাতে সর্বোত্তম শক্তি রূপান্তর সিস্টেম তৈরি করা যায়।

এই প্রবন্ধে ইলেকট্রিক যানবাহনের চার্জিং স্টেশনগুলিকে উদাহরণ হিসেবে নেওয়া হয়েছে SMPS-এর প্রয়োজনীয়তা বর্ণনা করার জন্য। তারপর IXYS/Litelfuse-এর SiC MOSFET-গুলি চালু করা হয়েছে, তাদের কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করা হয়েছে,এবং কিভাবে বিভিন্ন ডিভাইস প্রযুক্তি (প্রতিটি নির্দিষ্ট সার্কিট ফাংশন জন্য অপ্টিমাইজড) একটি আরো দক্ষ এবং কম্প্যাক্ট শক্তি রূপান্তর সিস্টেম তৈরি করতে একত্রিত করা হয় প্রদর্শিত হয়.

উদাহরণস্বরূপ দ্রুত পাবলিক ইলেকট্রিক গাড়ির চার্জিং স্টেশন ব্যবহার করে আধুনিক এসএমপিএসের ওভারভিউ
দক্ষতা একটি স্বাক্ষর বৈশিষ্ট্য SMPS, কিন্তু আধুনিক উচ্চ ক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশন নতুন চরম এই ডিজাইন ধাক্কা হয়। পাবলিক ধ্রুবক বর্তমান (DC) দ্রুত চার্জিং স্টেশন প্রয়োজনীয়তা বিবেচনা করুন,৩৫০ কিলোওয়াট পর্যন্ত শক্তির সাথে ৩ স্তরের সিস্টেমের মতো। ১% দক্ষতা হ্রাস ৩.৫ কিলোওয়াট শক্তি অপচয়ের সমতুল্য, অপারেটিং খরচ এবং তাপীয় লোডগুলি ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে।

উচ্চ পারফরম্যান্স সিআইসি MOSFET উচ্চ দক্ষতা অর্জন করার মূল। তারা কম প্রতিরোধ বজায় রেখে উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সুইচিং সম্পাদন করতে পারেন,ক্ষুদ্রতর প্যাসিভ উপাদান ব্যবহারের অনুমতি এবং রূপান্তর ক্ষতি হ্রাসদুর্ভাগ্যবশত, এই কারণগুলি সিআইসি এমওএসএফইটিগুলিকে অস্থায়ী ভোল্টেজ উত্থানের জন্য সংবেদনশীল করে তোলে। অতএব, দক্ষ নকশার জন্য প্রায়শই আরও উন্নত সুরক্ষা স্কিমগুলির প্রয়োজন হয়।

উপরন্তু, SiC MOSFET একটি 3-স্তরের চার্জিং স্টেশন প্রতিটি অংশের জন্য সর্বোত্তম সমাধান নয়। উদাহরণস্বরূপ, পাবলিক চার্জিং স্টেশনগুলিকে শীতল তরল পাম্পগুলির জন্য একটি সহায়ক শক্তি সিস্টেম প্রয়োজন,নেটওয়ার্ক যোগাযোগএই ক্ষেত্রে, উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা সিলিকন (Si) ডায়োড ডিভাইস একটি ভাল পছন্দ হতে পারে।

ডিসি দ্রুত চার্জিং স্টেশনের প্রতিটি অংশের প্রয়োজনীয়তা বুঝতে হবে এবং যথাযথ সরঞ্জাম প্রযুক্তি সাবধানে বেছে নেওয়া উচিত।

উচ্চ-শক্তি ডিসি-ডিসি রূপান্তর অর্জনের জন্য কম প্রতিরোধের সিসি এমওএসএফইটি ব্যবহার করে
৩ স্তরের দ্রুত চার্জিং স্টেশনের ডিসি-ডিসি রূপান্তর পর্যায়ে আধুনিক এসএমপিএস ডিজাইনের চ্যালেঞ্জগুলি প্রদর্শিত হয়। ১ কিলোভোল্ট (কেভি) পর্যন্ত উচ্চ আউটপুট ভোল্টেজের কারণেএই পর্যায়ে ঐতিহ্যগতভাবে উচ্চ-ভোল্টেজ সিলিকন বিচ্ছিন্ন গেট বিপোলার ট্রানজিস্টর (IGBTs) বা উচ্চ-ভোল্টেজ সিলিকন কার্বাইড MOSFETs ব্যবহারের প্রয়োজন হয়. উভয় পদ্ধতির ফলস্বরূপ দক্ষতা হ্রাস পায়ঃ আইজিবিটি উচ্চ সুইচিং ক্ষতি আছে, যখন কিছু প্রাথমিক সিআইসি MOSFETs তুলনামূলকভাবে উচ্চ পরিবাহিতা ক্ষতি আছে। উদাহরণস্বরূপ,কিছু প্রাথমিক উচ্চ ভোল্টেজ SiC MOSFETs এর অন প্রতিরোধের (RDS (ON)) প্রায় 100 m Ω ছিল.

Littelfuse IXSJxxN120R1 SiC MOSFET সিরিজ এই সমস্যার একটি বিশ্বাসযোগ্য সমাধান প্রদান করে। এই সিরিজের পণ্যগুলির একটি ব্লকিং ভোল্টেজ 1200 ভোল্ট পর্যন্ত এবং একটি RDS (ON) 18 মি Ω পর্যন্ত কম।এই কম প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্যটি পরিবাহিতা ক্ষতি হ্রাস করতে পারে এবং চমৎকার তাপ কর্মক্ষমতা অর্জন করতে পারে.

এই ডিভাইসগুলি 2500 VAC (1 মিনিট) এর একটি বিচ্ছিন্নতা ভোল্টেজ ক্ষমতা সহ বিচ্ছিন্ন সিরামিক প্যাকেজ করা হয়।এই নকশা তাপ সিঙ্ক থেকে তাপ প্রতিরোধের হ্রাস এবং তাপ সিঙ্ক এর বিচ্যুত ধারণক্ষমতা কমাতে দ্বারা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ (EMI) কমাতেএকই সময়ে, এটি পরিচিত TO-247-3L প্যাকেজ গ্রহণ করে, যা সংহতকরণকে সহজ করে তোলে।

IXSJ43N120R1 একটি আদর্শ উদাহরণ (চিত্র ১) । +২৫ ডিগ্রি সেলসিয়াসে ডিভাইসের নামমাত্র অবিচ্ছিন্ন ড্রেন বর্তমান আইডি হল ৪৫ এ, এবং আরডিএস (ওএন) হল ৩৬ এম ওএম (সাধারণ মান) ।এটিতে 79 এনসি এর একটি কম গেট চার্জ এবং 2453 পিএফ এর ইনপুট ক্যাপাসিট্যান্স রয়েছে, যা এটিকে ছোট চুম্বকযুক্ত ডিজাইনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

লিটলফুজ IXSJ43N120R1 1200 ভি সিআইসি এমওএসএফইটি চিত্র
চিত্র 1: IXSJ43N120R1 1200 V SiC MOSFET একটি বিচ্ছিন্ন TO-247-3L প্যাকেজ গ্রহণ করে, যার নামমাত্র অবিচ্ছিন্ন ড্রেন বর্তমান ID 45 A এবং RDS (ON) 36 m Ω (সাধারণ মান) + 25 ° C এ। (চিত্র উৎসঃলিটলফুস)

IXSJxxN120R1 সিরিজ উচ্চ ভোল্টেজ ব্লকিং ক্ষমতা বজায় রেখে পরিবাহী ক্ষতি হ্রাস করে, ডিজাইনারদের রূপান্তরকারী টপোলজি সহজতর করতে, তাপীয় ওভারহেড হ্রাস করতে,এবং সামগ্রিক সিস্টেম দক্ষতা সর্বাধিক.

সক্রিয় ফ্রন্ট-এন্ড পারফরম্যান্সে স্যুইচ ক্ষতি হ্রাস করুন
ডিসি দ্রুত চার্জিং স্টেশনের অন্যান্য অংশে, সুইচ ক্ষতি প্রতিরোধের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে।সক্রিয় ফ্রন্ট-এন্ড এসি পাওয়ারকে ডিসি পাওয়ারে রূপান্তর করে এবং পাওয়ার ফ্যাক্টর সংশোধন (পিএফসি) এবং হারমোনিক বিকৃতির প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য বর্তমান তরঙ্গের আকারকে আকৃতি দেয়এই পর্যায়ে ইন্ডাক্টর এবং ফিল্টারগুলির আকারকে হ্রাস করার জন্য উচ্চতর সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সিগুলির উপর নির্ভরতার কারণে, সুইচিং ক্ষতি সামগ্রিক দক্ষতায় একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

লিটলফুজের LSIC1MO120E SiC MOSFET সিরিজ এই উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। এই ডিভাইসগুলি 1200 ভোল্ট ব্লকিং ক্ষমতা এবং কম গতিশীল ক্ষতির সমন্বয় করে।এগুলিকে ডিসি দ্রুত চার্জিং স্টেশন এবং অন্যান্য গ্রিড সংযুক্ত সিস্টেমে পিএফসি বুস্ট রূপান্তরকারীদের জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত করে তোলে.

উদাহরণস্বরূপ, LSIC1MO120E0080 (চিত্র 2) এর নামমাত্র অবিচ্ছিন্ন ড্রেন বর্তমান (II) +25 ° C এ 39 A, R (DSON) 80 m Ω (সাধারণ মান) এবং প্রতি চক্রের সুইচিং শক্তি 252 μ J।এক্সটেন্ডেড জংশন তাপমাত্রা পরিসীমা -55 ° C থেকে +175 ° C হয়, বড় পরিবেশগত অবস্থার সাথে বহিরঙ্গন ইনস্টলেশনের জন্য অতিরিক্ত নকশা মার্জিন প্রদান করে।