碳化硅和氮化鎵技術(shù)在過去幾年中取得了巨大的發(fā)展,被證明是商業(yè)上可用的節(jié)能技術(shù)。來自領(lǐng)先半導(dǎo)體公司、大學(xué)和機(jī)構(gòu)的講師解釋了寬帶隙半導(dǎo)體如何實(shí)現(xiàn)清潔能源制造、高科技、創(chuàng)造就業(yè)和節(jié)能。
今天的汽車電池必須做的不僅僅是啟動汽車并在旅途中保持收音機(jī)開啟。在過去 10 年中,汽車功能和電子產(chǎn)品所需的電量翻了一番,預(yù)計(jì)未來五年還會再次增加。12V 電池負(fù)責(zé)為從加熱座椅和娛樂系統(tǒng)到行人檢測系統(tǒng)等尖端安全功能的所有設(shè)備供電,并在旅途中維持汽車的電網(wǎng)。
未來十年對地球的生存至關(guān)重要。轉(zhuǎn)向綠色能源比以往任何時候都更加重要。 減緩和適應(yīng)氣候變化是本世紀(jì)最重要的兩個挑戰(zhàn)。這些問題的癥結(jié)在于能源困境,或者更具體地說,是能源使用總量和對化石燃料的依賴。為了應(yīng)對全球變暖,全球必須更有效地利用能源,依靠可再生能源進(jìn)行運(yùn)輸、供暖和制冷。
基礎(chǔ)設(shè)施是我們必須面對的下一個挑戰(zhàn)。讓我們想想電網(wǎng)以及我們的電動汽車對更多充電站/智能電網(wǎng)的需求。繼電動汽車技術(shù)之后,充電站技術(shù)必須更進(jìn)一步、更快速地發(fā)展。你覺得呢?你有沒有什么想法?
得益于動力電池的電力驅(qū)動,使電動汽車得以擺脫對化石燃料的必然依賴。而電的來源途徑則是多元化的,除火力發(fā)電、水力發(fā)電外,還有太陽能、風(fēng)能、核能等等諸多新能源發(fā)電途徑。所以可以認(rèn)為,電動汽車解決了燃油車所面臨的化石能源不可再生性、不可持續(xù)性的問題。
我們對現(xiàn)代技術(shù)的依賴既是福音,也是障礙。技術(shù)進(jìn)步越多,我們使用的越多,我們的能源消耗就越大。即便如此,技術(shù)可以幫助提高效率,包括允許組織減少能源使用。
如前幾篇文章所述,大電流流經(jīng)電纜和高截面連接。需要能夠承受高電流強(qiáng)度而不會損壞自身或在極高溫度下運(yùn)行的特殊電子元件,以便切換、控制或轉(zhuǎn)移該電流。電力電子元件是靜態(tài)半導(dǎo)體器件,可以控制微弱的控制信號以產(chǎn)生高輸出功率。
通常,設(shè)計(jì)人員只關(guān)注電源組件和最大化使用能量的最佳技術(shù)。但是他們忘記了研究最好的 PCB 解決方案及其相關(guān)的最佳電子元件布置。最近,項(xiàng)目已經(jīng)基于采用能夠承受大工作功率的高度集成的組件。高電流和電壓的管理需要非常復(fù)雜的技術(shù)挑戰(zhàn)。印刷電路板是熱量必須通過的第一個障礙,它們需要以最佳方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在深入電力電子領(lǐng)域之前,我們將在電力電子課程的第三部分討論一個關(guān)鍵主題。電纜、電線、PCB和板用于識別能量傳輸系統(tǒng),這些系統(tǒng)始終需要正確計(jì)算和確定尺寸。 設(shè)計(jì)人員必須從支撐和布線系統(tǒng)開始創(chuàng)建自己的電路。使用強(qiáng)大的電源組件構(gòu)建的解決方案,但連接結(jié)構(gòu)和電線的結(jié)構(gòu)很差,很快就會失效。
電力電子的概念已經(jīng)發(fā)展,如今它與與電力轉(zhuǎn)換、其控制和相對效率相關(guān)的技術(shù)相關(guān)聯(lián)。該部門還與適合能源轉(zhuǎn)換的所有電氣和電子系統(tǒng)密切相關(guān)。在電力電子中進(jìn)行的電路研究主要集中在效率上。能源是一種非常寶貴的資源,必須以盡可能最便宜的方式使用。正是由于這個原因,必須盡量減少電子設(shè)備中的散熱和功率損耗。
提到“切換電源”,前兩個本能的相關(guān)反應(yīng)是術(shù)語“高效”和“嘈雜”。相反,如果說“LDO”(低壓差穩(wěn)壓器),則會使用相反的描述性術(shù)語:“低效”和“安靜”。不可否認(rèn),這些陳詞濫調(diào)是真實(shí)的,但要小心并確認(rèn)它們:就像大多數(shù)陳詞濫調(diào)一樣,在某些條件和情況下也有例外。
電磁干擾 (EMI) 是我們生活的一部分,無論是否是工程師。電子解決方案的普及是一件好事,因?yàn)殡娮釉O(shè)備為我們的生活帶來了舒適、安全和健康。然而,所有這些好東西繼續(xù)使我們的傳輸空間變得混亂。對這種干擾的最佳防御是通過專門設(shè)計(jì)用于阻止干擾的解決方案將這個問題扼殺在萌芽狀態(tài)。本博客展示了如何量化和快速解決傳感器電路中的 EMI 問題。
電磁干擾 (EMI) 及其對組件、電路和系統(tǒng)的影響是許多設(shè)計(jì)的一個嚴(yán)重問題。它可能導(dǎo)致暫時性故障、不穩(wěn)定的性能、間歇性問題、系統(tǒng)故障、組件退化和硬故障。EMI 是許多應(yīng)用中普遍存在的問題,尤其是工業(yè)和汽車設(shè)計(jì),并且有各種行業(yè)和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)來確保最終產(chǎn)品必須滿足的 EMI 抗性。
對于大多數(shù)電子電路的設(shè)計(jì)人員來說,噪聲是一個無所不在的挑戰(zhàn),對模擬電路來說尤其如此。當(dāng)然,我們可以從相反的角度看待它并提出相反的觀點(diǎn):沒有噪音,許多設(shè)計(jì)將更容易實(shí)現(xiàn),并且需要更少的經(jīng)驗(yàn)豐富、熟練的工程師(所以也許工程師應(yīng)該停止抱怨它?)。
音頻放大器產(chǎn)品在產(chǎn)品外觀、風(fēng)格、系統(tǒng)控制和音質(zhì)方面越來越先進(jìn)。經(jīng)驗(yàn)豐富的電子工程師在他們的音頻放大器設(shè)計(jì)中使用了不同類型的電路。