碳化硅和氮化镓技术在过去几年中取得了巨大的发展,被证明是商业上可用的节能技术。来自领先半导体公司、大学和机构的讲师解释了宽带隙半导体如何实现清洁能源制造、高科技、创造就业和节能。
今天的汽车电池必须做的不仅仅是启动汽车并在旅途中保持收音机开启。在过去 10 年中,汽车功能和电子产品所需的电量翻了一番,预计未来五年还会再次增加。12V 电池负责为从加热座椅和娱乐系统到行人检测系统等尖端安全功能的所有设备供电,并在旅途中维持汽车的电网。
未来十年对地球的生存至关重要。转向绿色能源比以往任何时候都更加重要。 减缓和适应气候变化是本世纪最重要的两个挑战。这些问题的症结在于能源困境,或者更具体地说,是能源使用总量和对化石燃料的依赖。为了应对全球变暖,全球必须更有效地利用能源,依靠可再生能源进行运输、供暖和制冷。
基础设施是我们必须面对的下一个挑战。让我们想想电网以及我们的电动汽车对更多充电站/智能电网的需求。继电动汽车技术之后,充电站技术必须更进一步、更快速地发展。你觉得呢?你有没有什么想法?
得益于动力电池的电力驱动,使电动汽车得以摆脱对化石燃料的必然依赖。而电的来源途径则是多元化的,除火力发电、水力发电外,还有太阳能、风能、核能等等诸多新能源发电途径。所以可以认为,电动汽车解决了燃油车所面临的化石能源不可再生性、不可持续性的问题。
我们对现代技术的依赖既是福音,也是障碍。技术进步越多,我们使用的越多,我们的能源消耗就越大。即便如此,技术可以帮助提高效率,包括允许组织减少能源使用。
如前几篇文章所述,大电流流经电缆和高截面连接。需要能够承受高电流强度而不会损坏自身或在极高温度下运行的特殊电子元件,以便切换、控制或转移该电流。电力电子元件是静态半导体器件,可以控制微弱的控制信号以产生高输出功率。
通常,设计人员只关注电源组件和最大化使用能量的最佳技术。但是他们忘记了研究最好的 PCB 解决方案及其相关的最佳电子元件布置。最近,项目已经基于采用能够承受大工作功率的高度集成的组件。高电流和电压的管理需要非常复杂的技术挑战。印刷电路板是热量必须通过的第一个障碍,它们需要以最佳方式进行设计。
在深入电力电子领域之前,我们将在电力电子课程的第三部分讨论一个关键主题。电缆、电线、PCB和板用于识别能量传输系统,这些系统始终需要正确计算和确定尺寸。 设计人员必须从支撑和布线系统开始创建自己的电路。使用强大的电源组件构建的解决方案,但连接结构和电线的结构很差,很快就会失效。
电力电子的概念已经发展,如今它与与电力转换、其控制和相对效率相关的技术相关联。该部门还与适合能源转换的所有电气和电子系统密切相关。在电力电子中进行的电路研究主要集中在效率上。能源是一种非常宝贵的资源,必须以尽可能最便宜的方式使用。正是由于这个原因,必须尽量减少电子设备中的散热和功率损耗。
提到“切换电源”,前两个本能的相关反应是术语“高效”和“嘈杂”。相反,如果说“LDO”(低压差稳压器),则会使用相反的描述性术语:“低效”和“安静”。不可否认,这些陈词滥调是真实的,但要小心并确认它们:就像大多数陈词滥调一样,在某些条件和情况下也有例外。
电磁干扰 (EMI) 是我们生活的一部分,无论是否是工程师。电子解决方案的普及是一件好事,因为电子设备为我们的生活带来了舒适、安全和健康。然而,所有这些好东西继续使我们的传输空间变得混乱。对这种干扰的最佳防御是通过专门设计用于阻止干扰的解决方案将这个问题扼杀在萌芽状态。本博客展示了如何量化和快速解决传感器电路中的 EMI 问题。
电磁干扰 (EMI) 及其对组件、电路和系统的影响是许多设计的一个严重问题。它可能导致暂时性故障、不稳定的性能、间歇性问题、系统故障、组件退化和硬故障。EMI 是许多应用中普遍存在的问题,尤其是工业和汽车设计,并且有各种行业和监管标准来确保最终产品必须满足的 EMI 抗性。
对于大多数电子电路的设计人员来说,噪声是一个无所不在的挑战,对模拟电路来说尤其如此。当然,我们可以从相反的角度看待它并提出相反的观点:没有噪音,许多设计将更容易实现,并且需要更少的经验丰富、熟练的工程师(所以也许工程师应该停止抱怨它?)。
音频放大器产品在产品外观、风格、系统控制和音质方面越来越先进。经验丰富的电子工程师在他们的音频放大器设计中使用了不同类型的电路。