Ειδήσεις: Μικροηλεκτρονική
24 2023 Μαΐου
Ιδρύθηκε το 2020, η Quantum Power Transformation (QPT) του Cambridge, UK ισχυρίζεται ότι είναι η πρώτη εταιρεία που δημιούργησε τις τεχνολογίες που απαιτούνται για να επιτρέψει στο GaN να λειτουργεί σε πολύ μεγαλύτερους από τους υπάρχοντες περιορισμούς των 100kHz μέχρι τα 20MHz σε υψηλή ισχύ, υψηλή τάση εφαρμογές που χρησιμοποιούν σκληρή μεταγωγή, όπως συστήματα κίνησης κινητήρα για HVAC, ρομποτική κ.λπ. Η τεχνολογία ανοίγει αυτό το σημαντικό τμήμα της αγοράς GaN που κανείς άλλος δεν έχει επί του παρόντος λύσεις να αντιμετωπίσει, προσθέτει η εταιρεία.
Εικόνα 1: Ο ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της QPT Rob Gwynne με μια μονάδα qGaN.
Σε εφαρμογές υψηλής τάσης και υψηλής ισχύος, υπάρχει ένα πρακτικό όριο των 100 kHz για το GaN πέρα από το οποίο τα προβλήματα υπερθέρμανσης και παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων γίνονται πολύ μεγάλα. Η υπάρχουσα λύση είναι να πετάξετε το GaN κάτω από τα 100 kHz, πράγμα που σημαίνει ότι η απόδοση είναι παρόμοια με το καρβίδιο του πυριτίου και δεν υπάρχουν πλεονεκτήματα από τη χρήση του GaN καθώς δεν λειτουργεί σε υψηλές ταχύτητες μεταγωγής ή συχνότητες όπου στην πραγματικότητα προσφέρει εξοικονόμηση ενέργειας.
«Οι μηχανικοί ισχύος επικεντρώνονται στο να είναι ειδικοί σε έναν τομέα και έχουν αναπτύξει δεξιότητες και προσεγγίσεις σχεδιασμού που λειτουργούν σε μεταγωγή 10–100 kHz, όπου λειτουργούν τα τρανζίστορ πυριτίου και SiC», σημειώνει ο ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος Rob Gwynne. «Μπόρεσα να εξετάσω το πρόβλημα ως μηχανικός ραδιοσυχνοτήτων και να δημιουργήσω μια λύση που επιτρέπει στα τρανζίστορ GaN να λειτουργούν με το πλήρες δυναμικό τους έως και 20 MHz με μεταγωγή νανοδευτερόλεπτου για καλύτερη λειτουργική ακρίβεια χωρίς προβλήματα παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων ή υπερθέρμανση και έτσι, για την πρώτη φορά, να επιτύχουν την αποτελεσματικότητά τους που υποσχέθηκαν», προσθέτει.
Σχήμα 2: Σύγκριση SiC, GaN και ελεγχόμενου με QPT GaN.
Η QPT έχει ενσωματώσει την τεχνολογία της σε δύο ενότητες, ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα από τους πελάτες με ελάχιστη προσπάθεια και αλλαγές στα υπάρχοντα σχέδια. Η μονάδα qGaN περιέχει ένα τρανζίστορ GaN 650 V με το qDrive της εταιρείας, το οποίο υποστηρίζεται ότι είναι ο ταχύτερος, ακριβέστερος, υψηλής ανάλυσης, απομονωμένος δίσκος GaN τρανζίστορ GaN στον κόσμο. Η δεύτερη μονάδα είναι το qSensor, το οποίο συνδυάζει τις τεχνολογίες ZEST και qSense της εταιρείας, παρέχοντας την αίσθηση και τον έλεγχο που επιτρέπει στο GaN να οδηγείται σε εξαιρετικά υψηλές συχνότητες για πρώτη φορά.
Επιπλέον, η QPT έχει αναπτύξει το σύστημα κατασκευής WisperGaN, το οποίο περιλαμβάνει ένα σχέδιο αναφοράς για το πώς οι μονάδες και τα βοηθητικά ηλεκτρονικά μπορούν να συναρμολογηθούν μαζί σε έναν κλωβό Faraday, έτσι ώστε να μην υπάρχουν προβλήματα θέρμανσης ή ραδιοσυχνοτήτων. Η λύση που προκύπτει ξεκλειδώνει την ικανότητα του GaN να λειτουργεί πλέον σε εξαιρετικά υψηλές συχνότητες και παρέχει έως και 80% μείωση στη χρήση ενέργειας σε σύγκριση με τις υπάρχουσες λύσεις που πρέπει να λειτουργούν σε πολύ χαμηλότερες συχνότητες, υπολογίζεται.
Η πρώτη μονάδα qGaN (Q650V15A-M01) θα χειρίζεται τριφασικούς κινητήρες 15V ρεύματος 380A RMS. Ο οδικός χάρτης θα έχει μονάδες qGaN για να χειρίζονται διάφορα διαφορετικά φορτία ισχύος για να ταιριάζουν σε διαφορετικές απαιτήσεις περιοχής εφαρμογής. Μαζί με τις άλλες μονάδες τεχνολογίας QPT, οι λύσεις με το κλειδί στο χέρι μπορούν εύκολα να συναρμολογηθούν σύμφωνα με το σχέδιο αναφοράς, λέει η εταιρεία. Η σχεδίαση αναφοράς είναι μια σταγόνα αντικατάσταση για το στάδιο ισχύος των υφιστάμενων ηλεκτροκινητήρων μεταβλητής συχνότητας (VFD) χωρίς την ανάγκη ειδικών γνώσεων στην ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα ή τη θερμική ψύξη.
«Το υπόλοιπο υπάρχον σύστημα, όπως ο μικροεπεξεργαστής και η στοίβα λογισμικού, παραμένουν ίδια. Αυτό καθιστά την αναβάθμιση μιας γνήσιας λύσης plug-and-play με τα πλεονεκτήματα της ανάγκης λιγότερης ενέργειας, επομένως αποδίδει αποτελεσματικά σε εβδομάδες», λέει η Gwynne. «Επιπλέον, υπάρχουν περαιτέρω εξοικονομήσεις καθώς ο νέος λογαριασμός υλικών (BOM) είναι μικρότερος από τις υπάρχουσες λύσεις, καθώς δεν απαιτεί εξωτερικά φίλτρα», προσθέτει. «Οι εταιρείες που θέλουν να αναβαθμίσουν από τις τρέχουσες λύσεις πυριτίου τους για να είναι πιο αποδοτικές σε ενέργεια, μπορούν να ξεπεράσουν την ταλαιπωρία της ανάπτυξης μιας εσωτερικής λύσης SiC και απλώς να χρησιμοποιήσουν τη λύση GaN που απελευθερώθηκε. Ο συνδυασμός της εξοικονόμησης ενέργειας VFD της τάξης του 80% με τη χρήση του κινητήρα δίνει περίπου 10% μείωση στη συνολική χρήση ισχύος, η οποία αυξάνεται σε εφαρμογές όπου ο κινητήρας είναι συχνά σε χαμηλές ταχύτητες όπου οι τρέχουσες λύσεις είναι αναποτελεσματικές.
Η QPT εκτιμά ότι οι αγορές εφαρμογών υψηλής τάσης και υψηλής ισχύος, όπου η νέα τεχνολογία της μπορεί να προσφέρει σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας, έχουν συνολική διευθυνσιοδοτούμενη αγορά (TAM) 365 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Ένα βασικό τμήμα αυτού είναι το HVAC και ειδικά οι αντλίες θερμότητας που αναπτύσσονται εκθετικά σε όλο τον κόσμο, επομένως το TAM θα συνεχίσει να αυξάνεται. «Οι ηλεκτρικοί κινητήρες αντιπροσωπεύουν το 45% της παγκόσμιας χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας και η τεχνολογία μας μπορεί να τους κάνει πιο αποδοτικούς και αυτό σημαίνει λιγότερες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που βοηθά στην καταπολέμηση των κλιματικών αλλαγών», λέει η Gwynne.
Δίσκοι μεταβλητής συχνότητας
Ο βασικός τομέας εφαρμογής είναι τα ηλεκτρονικά ελέγχου για κινητήρες, όπου το υψηλό επίπεδο απόδοσης μπορεί να διαδραματίσει βασικό ρόλο στην εξοικονόμηση ενέργειας. Οι ερευνητές της αγοράς εκτιμούν ότι προστίθενται 11 δισεκατομμύρια ηλεκτρικοί κινητήρες ετησίως, αντιπροσωπεύοντας το 45% της συνολικής χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας, επομένως πιο αποτελεσματικοί έλεγχοι κινητήρα θα μπορούσαν να προσφέρουν σημαντική παγκόσμια εξοικονόμηση ενέργειας και μειώσεις στο CO2 γενιά.
Εικόνα 3: Πώς η τυπική απόδοση VFD μειώνεται δραματικά και σπαταλά ενέργεια καθώς πέφτει η ταχύτητα του κινητήρα, σε αντίθεση με την τεχνολογία QPT.
Τα VFD λειτουργούν κόβοντας την εισερχόμενη ισχύ για να δημιουργήσουν μια συχνότητα που μπορεί να αλλάξει για να ρυθμίσει την ταχύτητα του κινητήρα. Η ενέργεια χάνεται κάθε φορά που συμβαίνει κοπή και, επί του παρόντος, οι κατασκευαστές πιστεύουν ότι αυτό είναι ελάχιστο, εξ ου και η αναφερόμενη τιμή απόδοσης 97%. Ωστόσο, αυτός ο αριθμός είναι σε πλήρη ταχύτητα, αλλά, στην πραγματικότητα, η ταχύτητα ποικίλλει και η απόδοση μειώνεται σημαντικά καθώς πέφτει η ταχύτητα, κάτι που συμβαίνει σε έναν πραγματικό κύκλο λειτουργίας και αγνοείται αθόρυβα από τους κατασκευαστές (παρόμοια με τους κατασκευαστές αυτοκινήτων που αναφέρουν μόνο χρήση καυσίμου στη βέλτιστη ταχύτητα και χωρίς να αναφέρουμε τα πραγματικά στοιχεία ενός αστικού κύκλου).
Για να μειωθεί η σπατάλη ενέργειας και επομένως να είναι πιο αποτελεσματική, η κοπή πρέπει να είναι γρήγορη, μεταβαίνοντας από το off στο on ή το on to off, όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, κατά τη διάρκεια του χρόνου ενεργοποίησης, όταν το τρανζίστορ δεν είναι ούτε ενεργοποιημένο ούτε απενεργοποιημένο, διαχέει τεράστια ποσά ισχύος και αυτό ευθύνεται για τις περισσότερες απώλειες ενέργειας.
Εικόνα 4: Σχέδιο αναφοράς του QPT για ένα VFD που χρησιμοποιεί τις μονάδες του με μια μονάδα qGaN στο προσκήνιο.
Τα τρανζίστορ GaN με τεχνολογία QPT είναι πλέον ικανά να λειτουργούν σε συχνότητες έως και 20 MHz για να παρέχουν εξαιρετικά γρήγορη εναλλαγή σε 1–2 ns, σε αντίθεση με τα 20–50 ns για το GaN όταν περιορίζονται σε κάτω από 100 kHz για αποφυγή προβλημάτων θέρμανσης και ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας. Έτσι, βρίσκονται σε αυτήν την περιοχή υψηλής απώλειας ενέργειας για πολύ λίγο χρόνο και, κατά συνέπεια, σπαταλούν πολύ λίγη ενέργεια τεμαχίζοντας το DC σε εναλλασσόμενο ρεύμα μεταβλητής συχνότητας για να οδηγήσουν τον κινητήρα σε όλο το εύρος διαφορετικών ταχυτήτων.
Το QPT εκκινεί τη μονάδα qGaNDrive
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- Minting the Future με την Adryenn Ashley. Πρόσβαση εδώ.
- Αγορά και πώληση μετοχών σε εταιρείες PRE-IPO με το PREIPO®. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2023/may/qpt-240523.shtml
- :έχει
- :είναι
- :δεν
- :που
- $UP
- 1
- 11
- 2020
- a
- ικανότητα
- Ικανός
- AC
- Σύμφωνα με
- Λογαριασμός
- Λογιστήριο
- Λογαριασμοί
- ακριβής
- απέναντι
- πραγματικά
- προστιθέμενη
- Επιπλέον
- διεύθυνση
- διευθυνσιοδοτούμενος
- Προσθέτει
- Ποσά
- an
- και
- Ετησίως
- κάθε
- Εφαρμογή
- εφαρμογές
- προσεγγίσεις
- ΕΙΝΑΙ
- ΠΕΡΙΟΧΗ
- γύρω
- AS
- συναρμολογούνται
- At
- αποφύγετε
- πίσω
- BE
- επειδή
- γίνονται
- είναι
- Πιστεύω
- οφέλη
- Καλύτερα
- Πέρα
- Νομοσχέδιο
- Δισεκατομμύριο
- αλλά
- by
- cambridge
- CAN
- ικανός
- αυτοκίνητο
- άνθρακας
- διοξείδιο του άνθρακα
- Διευθύνων Σύμβουλος
- άλλαξε
- Αλλαγές
- τεμαχισμός
- ισχυρίστηκε
- αξιώσεις
- Κλίμα
- την καταπολέμηση της
- συνδυάζει
- συνδυάζοντας
- εταίρα
- Εταιρεία
- σύγκριση
- σύγκριση
- πλήρης
- συνεπώς
- δόμηση
- Περιέχει
- ΣΥΝΕΧΕΙΑ
- έλεγχος
- ελέγχους
- θα μπορούσε να
- δημιουργία
- Ρεύμα
- Τη στιγμή
- Πελάτες
- κύκλος
- dc
- παραδώσει
- παραδίδει
- αναπτυχθεί
- Υπηρεσίες
- σχέδια
- αναπτύχθηκε
- ανάπτυξη
- διαφορετικές
- κάνει
- δραματικά
- αυτοκίνητο
- οδηγείται
- οδήγηση
- Σταγόνες
- κατά την διάρκεια
- εύκολα
- αποτελεσματικά
- αποτελεσματικότητας
- αποδοτικότητα
- αποτελεσματικός
- προσπάθεια
- Ηλεκτρικό
- ηλεκτρικής ενέργειας
- χρήση ηλεκτρικής ενέργειας
- Ηλεκτρονική
- αλλιώς
- Εκπομπές
- ενεργοποιήσετε
- δίνει τη δυνατότητα
- ενέργεια
- μηχανικός
- Μηχανικοί
- ειδικά
- εκτίμηση
- εκτιμήσεις
- κ.λπ.
- Αιθέρας (ΕΤΗ)
- Κάθε
- υφιστάμενα
- υπάρχον σύστημα
- εμπειρογνώμονας
- εξειδίκευση
- εκθετικά
- εξωτερικός
- FAST
- ταχύτερα
- πεδίο
- Εικόνα
- Σχήματα
- Φίλτρα
- Εταιρεία
- Όνομα
- πρώτη φορά
- επικεντρώθηκε
- Για
- ιδρυτής
- Συχνότητα
- συχνά
- από
- Καύσιμα
- πλήρη
- περαιτέρω
- γενεά
- γνήσια
- δίνει
- Παγκόσμιο
- εξαιρετική
- λαβή
- συμβαίνει
- Σκληρά
- Έχω
- he
- βοηθά
- ως εκ τούτου
- Ψηλά
- Πως
- Ωστόσο
- http
- HTTPS
- τεράστιος
- hvac
- εφαρμοστεί
- σημαντικό
- in
- περιλαμβάνει
- Εισερχόμενος
- Αυξάνουν
- Αυξήσεις
- ανεπαρκής
- ενσωματωθεί
- σε
- απομονωμένος
- θέματα
- IT
- αντικειμένων
- ΤΟΥ
- εαυτό
- jpg
- Κλειδί
- ξεκινάει
- μείον
- Επίπεδο
- LIMIT
- περιορισμούς
- λίγο
- φορτία
- ματιά
- απώλειες
- έχασε
- Χαμηλός
- κάνω
- ΚΑΝΕΙ
- Κατασκευαστές
- αγορά
- αγορές
- υλικά
- Ενδέχεται..
- μέσα
- ελάχιστος
- ενότητα
- ενότητες
- περισσότερο
- πιο αποτελεσματικό
- πλέον
- Μηχανοκίνητα
- Motors
- πολύ
- Ανάγκη
- που απαιτούνται
- χρειάζονται
- ανάγκες
- κανενα απο τα δυο
- Νέα
- Όχι.
- Notes
- τώρα
- of
- off
- on
- ONE
- αποκλειστικά
- ανοίγει
- λειτουργούν
- επιχειρήσεων
- αντίθετος
- βέλτιστη
- or
- ΑΛΛΑ
- δικός μας
- επί
- φόρμες
- χώρα
- επίδοση
- φάση
- Πλάτων
- Πληροφορία δεδομένων Plato
- Πλάτωνα δεδομένα
- Δοκιμάστε να παίξετε
- δυνατός
- δυναμικού
- δύναμη
- Πρακτικός
- Ακρίβεια
- Πρόβλημα
- υποσχόμενος
- παρέχουν
- παρέχει
- χορήγηση
- γοβάκια
- Quantum
- γρήγορα
- ήσυχα
- σειρά
- πραγματικό κόσμο
- Πραγματικότητα
- μείωση
- μείωση
- σχέδιο αναφοράς
- περιοχή
- σχετίζεται με
- αντικατάσταση
- απαιτούν
- απαιτήσεις
- ερευνητές
- ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑ
- με αποτέλεσμα
- δεξιά
- οδικός χάρτης
- ληστεύω
- ρομποτική
- Ρόλος
- τρέξιμο
- τρέξιμο
- ίδιο
- οικονομία
- Οικονομίες
- λέει
- Δεύτερος
- Τμήμα
- τμήμα
- σημαντικός
- σημαντικά
- Πυρίτιο
- καρβίδιο του πυριτίου
- παρόμοιες
- απλά
- δεξιότητες
- So
- λογισμικό
- λύση
- Λύσεις
- ειδικός
- ταχύτητα
- ταχύτητες
- σωρός
- Στάδιο
- παραμονή
- τέτοιος
- κοστούμι
- σύστημα
- συστήματα
- TAM
- Τεχνολογίες
- Τεχνολογία
- από
- ότι
- Η
- ο κόσμος
- τους
- Τους
- Εκεί.
- επομένως
- θερμικός
- αυτοί
- αυτό
- τρία
- ώρα
- προς την
- μαζι
- πολύ
- Σύνολο
- Μεταμόρφωση
- μετάβαση
- Λύσεις με το κλειδί στο χέρι
- δύο
- τυπικός
- Uk
- υπό
- διαφορετικός
- ξεκλειδώνει
- αναβάθμισης
- αστικός
- Χρήση
- χρήση
- χρησιμοποιώντας
- διάφορα
- πολύ
- θέλω
- ήταν
- Απόβλητα
- Εβδ.
- ΛΟΙΠΌΝ
- Τι
- πότε
- Ποιό
- Ο ΟΠΟΊΟΣ
- θα
- με
- χωρίς
- Εργασία
- κόσμος
- του κόσμου
- zephyrnet