نقش IGBT مدل Trench Gate در یو پی اس و تاثیر آن
نقش و عملکرد IGBT مدل Trench Gate در سیستمهای یو پی اس
دستگاههای برق اضطراری (UPS) وظیفه تأمین توان پایدار و بدون وقفه را برای تجهیزات حساس شبکه، سرورها و تجهیزات صنعتی بر عهده دارند. با پیشرفت فناوری در حوزه الکترونیک قدرت، طراحان همواره به دنبال قطعاتی هستند که تلفات انرژی را کاهش داده و چگالی توان سیستم را افزایش دهند. یکی از مهمترین این پیشرفتها، معرفی و نقش IGBT مدل Trench Gate در یو پی اس و تاثیر آن است. در این مقاله، ساختار، مزایا و عملکرد این نیمههادی پیشرفته را در مدارات اینورتر و یکسوکننده یو پی اس بررسی میکنیم.
ترانزیستور IGBT چیست و چرا در یو پی اس حیاتی است؟
ترانزیستور دو قطبی با گیت عایقشده (IGBT) تلفیقی از ویژگیهای ترانزیستورهای MOSFET و BJT است. بنابراین، این قطعه امپدانس ورودی بسیار بالا و در عین حال تلفات هدایت پایینی در توانهای بالا دارد. بخش اینورتر یو پی اس برای تبدیل ولتاژ DC به ولتاژ متناوب AC با شکل موج سینوسی خالص، به سوئیچینگ سریع و پایدار نیاز دارد. از این رو، انتخاب نوع ساختار IGBT نقش مستقیمی در کیفیت ولتاژ خروجی و طول عمر دستگاه ایفا میکند.
فناوری IGBT مدل Trench Gate چیست و چه تفاوتی با ساختار Planar دارد؟
در ساختارهای سنتی IGBT که به ساختار صفحهای (Planar Gate) معروف هستند، کانال رسانش به صورت افقی روی سطح سیلیکون قرار میگیرد در نتیجه، این طراحی مقاومت الکتریکی بالاتری را به همراه دارد و فضای زیادی از تراشه را اشغال میکند در نقطه مقابل، مهندسان در فناوری Trench Gate (گیت شیاری) ساختار کانال را به شکل عمودی در عمق تراشه سیلیکونی حفر میکنند.
به همین دلیل:
- طول کانال عبور جریان کوتاهتر میشود.
- چگالی سلولهای رسانش روی تراشه افزایش چشمگیری پیدا میکند.
- مقاومت حالت روشن و افت ولتاژ هدایت VCE(sat)) به حداقل ممکن کاهش مییابد.
مزایای کلیدی IGBT مدل Trench Gate در یو پی اس
استفاده از ترانزیستورهای ترنچ گیت در اینورتر و یکسوکنندههای PFC یو پی اس، مزایای متعددی را به همراه دارد که مهمترین آنها عبارتند از:
۱. استفاده ار IGBT مدل Trench Gate در یو پی اس باعث کاهش چشمگیر تلفات هدایت و سوئیچینگ
از آنجا که ساختار عمودی ترنچ مقاومت داخلی را کم میکند، ولتاژ اشباع کلکتور-امیتر بسیار کاهش مییابد. بنابراین، تلفات حرارتی در حین هدایت جریان تا حد چشمگیری کم میشود و بازدهی کلی UPS ارتقا مییابد.
۲.استفاده ار IGBT مدل Trench Gate در یو پی اس باعث افزایش راندمان کلی دستگاه یو پی اس
همچنین، کاهش اتلاف حرارتی سبب میشود انرژی کمتری به صورت گرما هدر رود. در نتیجه، راندمان اینورتر دستگاههای یو پی اس مدرن به بیش از ۹۶ تا ۹۸ درصد میرسد.
۳.استفاده ار IGBT مدل Trench Gate در یو پی اس باعث مدیریت بهینه حرارت و ابعاد کوچکتر هیتسینک
علاوه بر این، تولید حرارت کمتر به معنی نیاز کمتر به هیتسینکهای حجیم و فنهای خنککننده پر سر و صدا است. در نتیجه، تولیدکنندگان میتوانند یو پی اسهایی با طراحی کامپکتتر و چگالی توان بالاتر تولید کنند.
۴.استفاده ار IGBT مدل Trench Gate در یو پی اس باعث تحمل بارهای غیرخطی و اضافه جریانهای لحظهای
سیستمهای UPS مدام با بارهای ضربهای مانند روشن شدن سرورها و ترانسها مواجه هستند. ساختارهای جدید Trench Gate تحمل بهتری در برابر شرایط اتصال کوتاه و فشارهای لحظهای جریان دارند؛ در نتیجه، قابلیت اطمینان سیستم به طور محسوسی افزایش مییابد.
مقایسه اجمالی ساختار Planar و Trench در یو پی اس
| ویژگی | ساختار Planar Gate (سنتی) | ساختار Trench Gate (پیشرفته) |
|---|---|---|
| افت ولتاژ هدایت VCE(sat)) | متوسط تا زیاد | بسیار کم |
| تلفات حرارتی | نسبتاً بالا | حداقل |
| چگالی توان تراشه | محدود | بسیار بالا |
| راندمان در یو پی اس | استاندارد | فوقالعاده بالا |
نتیجهگیری
فناوری IGBT مدل Trench Gate در یو پی اس گامی بلند به سوی افزایش راندمان، پایداری و بهینهسازی مصرف انرژی در سیستمهای برق اضطراری به شمار میرود. ساختار عمودی این نیمههادیها با به حداقل رساندن تلفات هدایت و حرارت، امکان طراحی تجهیزات با توان بالاتر و ابعاد فشردهتر را فراهم میکند. بنابراین، هنگام انتخاب یا ارتقای یو پی اس برای دیتاسنترها و کاربریهای حساس صنعتی، توجه به بهرهگیری دستگاه از فناوری Trench Gate تضمینکننده بازدهی بالاتر و طول عمر طولانیتر تجهیزات خواهد بود.
خدمات تخصصی سرویس و نگهداری UPS
شرکت آروند آویژه پارسیان در زمینه سرویس و نگهداری از یو پی اس های APC و MGE و هووآوی دارای خدمات بسیار جامعی می باشد که در صورت نیاز به مشاوره با متخصصان ما تماس حاصل نمایید.
در صورت نیاز به مشاوره تخصصی، انتخاب UPS مناسب، تعیین باتری مناسب، خرید، نصب و یا سرویس و نگهداری، با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.
