Ki jan yo rezoud pwoblèm nan chofaj nan diodes nan sikwi kominikasyon?

1, mekanis nan chofaj nan diodes nan senaryo kominikasyon
Patikilite nan sikwi kominikasyon mennen nan twa karakteristik prensipal nan chofaj dyòd: segondè - frekans pèt oblije chanje, pèt rekiperasyon ranvèse, ak parazit paramèt pèt. Lè w ap pran 5G baz estasyon PA modil la kòm yon egzanp, li te frekans opere li yo depase 4GHz, ak dyòd dyod la bezwen ranpli kondiksyon nan cutoff commutation nan nanosekond. Nan pwen sa a, byenke tan an rekiperasyon ranvèse (TRR) nan diodes tradisyonèl rekiperasyon vit (FRDs) te optimisé a 20 - 50ns, pèt siyifikatif toujou rive anba segondè-frekans oblije chanje. Dapre lwa Joule a, lè frekans lan oblije chanje soti nan 1MHz a 10MHz, pèt la oblije chanje nan dyòd dyod la ap ogmante exponentielle.
Pèt rekiperasyon ranvèse se yon lòt sous chalè pi gwo. Lè dyòd a chanje soti nan eta a ap fè nan eta a coupure, transpòtè yo minorite ki estoke nan junction nan PN bezwen yo dwe elimine nan recombination oswa fè ekstraksyon, ak rekiperasyon an ranvèse aktyèl la (IRR) ki te fòme pa pwosesis sa a ka rive jwenn 1.5 - 3 fwa sa yo ki an aktyèl la pi devan. Nan sikwi konvèsyon DC-DC nan ekipman pou pouvwa kominikasyon, si yon dyòd rekiperasyon vit ak TRR =35 ns ak irr =2 a se chwazi, pèt la rekiperasyon ranvèse nan yon tib sèl ka rive jwenn 0.7W nan yon frekans oblije chanje nan 1MHz, dirèkteman ki mennen nan yon ogmantasyon nan tanperati junction.
Pèt la paramèt parazit soti nan enduktans la pake (LPAR) ak rezistans plon (Rlead). Nan milimèt kominikasyon vag (24-100GHz) senaryo, yon enduktans parazit nan 0.5NH ka jenere yon vòltaj depase nan 5V lè yon aktyèl nan 10A chanjman, sa ki lakòz plis konsomasyon pouvwa. Yon sèten ekipman kominikasyon satelit yon fwa ki gen eksperyans modil echèk tèmik akòz yon rezistans plon dyòd unoptimized, ki kapab lakòz yon ogmantasyon de 0.3W nan konsomasyon pouvwa sèl tib.
2, defi espesyal nan sikwi kominikasyon
Ekipman kominikasyon enpoze kat kondisyon strik sou diodes:
Segondè konpatibilite frekans: estasyon baz 5G mande pou konpozan sipòte gwoup la frekans 0.3-6GHz, ak frekans lan coupure (FT) nan diodes Si se sèlman 100-300MHz, ki se difisil a satisfè kondisyon yo.
Karakteristik ki ba pèt: modil la kominikasyon optik mande pou yon gout kondiksyon dyod vòltaj (VF) nan mwens pase 0.3V diminye diminisyon siyal.
Segondè fyabilite estanda: Kominikasyon Aerospace mande pou eleman yo opere stabl nan yon seri tanperati -55 degre nan +125 degre, ak yon to echèk (anfòm) nan mwens pase 10 ^ -9/h.
Kondisyon miniaturizasyon: modil T/R nan rada etalaj pwogresivman bezwen entegre dè santèn de diodes, ak gwosè a nan yon eleman sèl bezwen yo dwe kontwole nan 0.5mm × 0.5mm.
Yon sèten manifakti estasyon baz yon fwa itilize tradisyonèl dyod Schottky (SBDs) pou sentèz pouvwa, men akòz aparèy la TRR =10 ns, efikasite a diminye pa 5%. Evantyèlman, yo chanje nan GaN Hemts ak ultrafast rekiperasyon diodes (UFRDs), ki ogmante efikasite nan sistèm a 92%.
3, solisyon sistematik
(1) Aparèy nivo optimize
Materyèl Inovasyon: Twazyèm {{0} Mobilite elèktron nan diodes GaN se 5 fwa sa yo ki an Si, ak yon frekans cutoff ki rive jiska 10GHz ak yon rediksyon 70% nan sou rezistans (RDS (sou)). Apre lè l sèvi avèk SiC SBD sou yon chaj satelit sèten, li rete ki estab nan yon tanperati ki wo nan 200 degre ak konsomasyon pouvwa redwi pa 60%.
Inovasyon estriktirèl: Super Junction Teknoloji omojenize distribisyon an jaden elektrik pa variantes fè aranjman pou fè P/N kolòn, diminye VF a nan 600V SiC SBD soti nan 1.7V 1.1V. Tranche estrikti MOSFET diminye sou rezistans a soti nan 2m ω · cm ² nan estrikti planè tradisyonèl a 0.5m ω · cm ².
Pwosesis zouti: itilize nan teknoloji enplantasyon ion pèmèt egzak kontwòl nan konsantrasyon dopan, diminye chaj la rekiperasyon ranvèse (QRR) soti nan 50NC 5NC. Yon sèten manifakti modil optik te vin pi kout tan repons lan nan 10Gbps PIN diodes a 30PS pa optimize epesè nan kouch nan epitaksyal.
(2) konsepsyon nivo sikwi
Teknoloji synchronous redresman: pa ranplase diodes tradisyonèl ak n - Kalite MOSFETs, efikasite nan 48V ekipman pou pouvwa kominikasyon te amelyore soti nan 85% a 94%. Apre adopte teknoloji sa a, yon sant done sèten reyalize yon ekonomi pouvwa anyèl nan 1.2 milyon kWh.
Soft commutation topoloji: LLC konvètisè sonan reyalize zewo vòltaj oblije chanje (ZVs) nan aktyèl sonan, diminye dyòd estrès vòltaj pa 40%. Nan yon ekipman pou pouvwa kominikasyon 5kW, topoloji sa a reyalize yon zouti efikasite nan 96% ak diminye monte tanperati a pa 15 degre.
Optimizasyon Layout: se teknoloji anbalaj 3D itilize vètikal entegre diodes ak bato chofè, diminye enduktans parazit soti nan 3NH 0.5NH. Yon sèten 5G ti estasyon baz optimisé PCB routage diminye enduktans bouk dyòd soti nan 10NH 2NH, diminye pèt switch pa 65%.
(3) Sistèm nivo jesyon tèmik
Materyèl Chanjman Faz (PCM): entegre ak parafine ki baze sou PCM nan anbalaj dyòd, itilize chalè inaktif li yo nan k ap fonn (200-250J/g) yo absòbe chalè pik. Eksperyans yo te montre ke PCM ka diminye anplitid nan fluctuations tanperati junction pa 40% nan yon dansite flux chalè nan 10W/cm ².
Microchannel refwadisman: Silisyòm ki baze sou microchannel lavabo chalè yo te itilize nan modil la AAU nan estasyon an baz, ak yon dlo refwadisman lajè kanal nan sèlman 50 μ m ak yon koyefisyan transfè chalè konvèktif nan 10 ^ 4W/(M ² · K). Tès aktyèl yon sèten operatè a montre ke teknoloji sa a diminye monte tanperati a nan diodes soti nan 65 degre a 38 degre.
Entelijan algorithm kontwòl tanperati: pa siveyans chanjman ki fèt nan dyòd VF nan tan reyèl (VF diminye pa sou 2mv pou chak ogmantasyon 1 degre nan tanperati a), dinamik ajiste frekans lan oblije chanje ak sik devwa. Apre adopte algorithm sa a, yon sèten aparèy transmisyon optik ka kontwole pwodiksyon pouvwa a fluctuation nan ± 0.5dB nan yon anviwònman nan -40 degre nan +85 degre.
4, ka pratik endistri
Huawei te adopte yon konplo sentèz pouvwa lè l sèvi avèk GaN HEMT pè ak SiC SBD nan konsepsyon an nan 5G antèn MIMO masiv, ki te ogmante kanal la sèl pwodiksyon pouvwa soti nan 40W a 64W ak yon efikasite nan 48%. ZTE Corporation aplike tranche teknoloji synchronous synchronous nan modil transmisyon optik, diminye konsomasyon pouvwa a nan 200g modil optik soti nan 24W a 18W. Ericsson entegre sistèm refwadisman microchannel nan estasyon pouvwa estasyon baz, pèmèt dansite pouvwa depase 1kW/L ak tanperati junction dyòd yo rete estab anba a 85 degre.