ऊर्जा भंडारण इनवर्टर का कार्य न केवल ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की दक्षता और परिचालन स्थिरता में सुधार के लिए फायदेमंद है, बल्कि संपूर्ण ऊर्जा भंडारण प्रणाली में विभिन्न सूचना प्रसारण, प्रसंस्करण और वास्तविक समय मानव-मशीन संपर्क के लिए एक सूचना मंच के रूप में भी कार्य करता है। , जो इसे एक महत्वपूर्ण उपकरण बनाता है।
इन्वर्टर ऊर्जा भंडारण का हृदय है। ऊर्जा भंडारण इन्वर्टर का प्राथमिक कार्य डीसी को दैनिक जीवन के लिए आवश्यक एसी बिजली में परिवर्तित करना है, और इस कार्य को प्राप्त करने वाले मुख्य घटक पावर अर्धचालक (जैसे आईजीबीटी और एमओएसएफईटी) हैं।
ये पावर सेमीकंडक्टर प्रति सेकंड हजारों या यहां तक कि हजारों बार स्विच कर सकते हैं, और फिर डायरेक्ट करंट को साइनसॉइडल अल्टरनेटिंग करंट में परिवर्तित करने के लिए सिग्नल के माध्यम से सर्किट परिवर्तनों को नियंत्रित कर सकते हैं।
सनैक पावर, गुडवेई और जिनलांग टेक्नोलॉजी जैसी प्रसिद्ध इन्वर्टर कंपनियों के सांख्यिकीय विश्लेषण के माध्यम से, संरचनात्मक घटकों की लागत 23% है, आईजीबीटी और एमओएस लागत का 20% है, चुंबकीय घटक लागत का 17% हैं। , और चिप एकीकृत सर्किट लागत का 10% हिस्सा है। उनमें से आईजीबीटी, चिप इंटीग्रेटेड सर्किट, कैपेसिटर, सेंसर, पीसीबी बोर्ड और इनवर्टर में अन्य उत्पाद पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र से संबंधित हैं।
यह देखा जा सकता है कि पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरण इनवर्टर की लागत का 46% हिस्सा हैं और मुख्य घटक हैं।
इसलिए, यह ध्यान देने योग्य है कि ऊर्जा भंडारण इनवर्टर में उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक उपकरणों में आईजीबीटी, एमओएस ट्रांजिस्टर, एमसीयू, पावर प्रबंधन चिप, कैपेसिटर, पीसीबी बोर्ड इत्यादि शामिल हैं। इनमें आईजीबीटी, एमओएस ट्रांजिस्टर और पावर प्रबंधन आईसी का अनुपात उच्च है। और ऊर्जा भंडारण में बड़ी मात्रा में इनवर्टर, और आवश्यक उपकरण हैं।
यह अनुमान लगाया जा सकता है कि ऊर्जा भंडारण समृद्धि में सुधार के साथ, इनवर्टर में सेमीकंडक्टर उपकरणों की मांग को बढ़ावा मिलेगा, जो भविष्य में ऊर्जा भंडारण बाजार को लेआउट करने के लिए सेमीकंडक्टर डिवाइस कंपनियों के लिए एक शानदार अवसर है।
1. आईजीबीटी
ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में आईजीबीटी के मुख्य कार्य वोल्टेज परिवर्तन, आवृत्ति रूपांतरण, प्रत्यावर्ती धारा रूपांतरण आदि हैं। यह ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों में एक अनिवार्य उपकरण है।
IGBT BJT (बाइपोलर ट्रांजिस्टर) और MOS (इंसुलेटेड गेट फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर) से बना एक समग्र पूरी तरह से नियंत्रित वोल्टेज संचालित पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस है, जो MOSFET के उच्च इनपुट प्रतिबाधा और GTR के कम चालन वोल्टेज ड्रॉप के फायदों को जोड़ता है। आईजीबीटी ऊर्जा रूपांतरण और ट्रांसमिशन के लिए मुख्य घटक है, जिसे आमतौर पर बिजली इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के "सीपीयू" के रूप में जाना जाता है।
आईजीबीटी प्रतिस्पर्धी परिदृश्य
आईजीबीटी की उच्च डिजाइन और प्रक्रिया आवश्यकताओं के साथ-साथ आईजीबीटी से संबंधित तकनीकी प्रतिभाओं की कमी, कमजोर प्रक्रिया नींव और चीन में उद्यम औद्योगीकरण की देर से शुरुआत के कारण, आईजीबीटी बाजार पर लंबे समय से बड़े विदेशी बहुराष्ट्रीय उद्यमों का एकाधिकार रहा है।
2015 के बाद से, चीन की IGBT आत्मनिर्भरता दर 10% से अधिक हो गई है और धीरे-धीरे बढ़ रही है। उम्मीद है कि चीन की आईजीबीटी आत्मनिर्भरता दर 2024 तक 40% तक पहुंच जाएगी। प्रासंगिक राष्ट्रीय नीतियों में प्रस्तावित मुख्य घटकों के घरेलूकरण की आवश्यकता के आधार पर, घरेलू प्रतिस्थापन घरेलू आईजीबीटी उद्योग की विकास प्रवृत्ति बन गई है।
वर्तमान में, घरेलू आईजीबीटी बाजार पर मुख्य रूप से इनफिनियन, मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक और फ़ूजी इलेक्ट्रिक जैसे विदेशी निर्माताओं का वर्चस्व है। चीनी आईजीबीटी बाजार हिस्सेदारी में शीर्ष तीन कंपनियां इनफिनियन, मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक और फ़ूजी इलेक्ट्रिक हैं। इनमें इन्फिनियोन का अनुपात सबसे अधिक 15.9% है।
2. एमओएस ट्रांजिस्टर
MOSFET एक इंसुलेटेड गेट वाला FET का एक प्रकार है, जहां वोल्टेज डिवाइस की चालकता निर्धारित करता है। MOSFETs का आविष्कार FETs की कमियों को दूर करने के लिए किया गया था, जैसे उच्च नाली प्रतिरोध, मध्यम इनपुट प्रतिबाधा और धीमा संचालन। इसलिए MOSFETs को FET का उन्नत रूप कहा जा सकता है।
MOSFETs का उपयोग आमतौर पर सिग्नलों को स्विच करने या प्रवर्धित करने के लिए किया जाता है। लागू वोल्टेज के साथ चालकता को बदलने की क्षमता का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक संकेतों को बढ़ाने या स्विच करने के लिए किया जा सकता है।
MOSFETs आज तक डिजिटल सर्किट में सबसे आम ट्रांजिस्टर हैं, क्योंकि मेमोरी चिप्स या माइक्रोप्रोसेसर में सैकड़ों या लाखों ट्रांजिस्टर हो सकते हैं।
पी-प्रकार या एन-प्रकार अर्धचालकों से बने होने की उनकी क्षमता के कारण, पूरक एमओएस ट्रांजिस्टर का उपयोग सीएमओएस तर्क के रूप में बहुत कम बिजली खपत वाले स्विच सर्किट के निर्माण के लिए किया जा सकता है।
डिजिटल और एनालॉग सर्किट में, MOSFETs अब BJTs से भी अधिक सामान्य हैं।
3. पावर प्रबंधन चिप
पावर मैनेजमेंट चिप इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस सिस्टम में एक चिप है जो विद्युत ऊर्जा के रूपांतरण, वितरण, पता लगाने और अन्य प्रबंधन के लिए जिम्मेदार है। मुख्य रूप से सीपीयू बिजली आपूर्ति के आयाम की पहचान करने, संबंधित छोटी टॉर्क तरंगों को उत्पन्न करने और बाद के सर्किट के पावर आउटपुट को चलाने के लिए जिम्मेदार है।
कुछ मुख्य पावर प्रबंधन चिप्स दोहरी इन-लाइन चिप्स हैं, जबकि अन्य सतह माउंट पैकेज हैं। उनमें से, HIP630x श्रृंखला चिप एक क्लासिक पावर प्रबंधन चिप है जिसे प्रसिद्ध चिप डिजाइन कंपनी इंटरसिल द्वारा डिजाइन किया गया है।
यह दो/तीन/चार चरण की बिजली आपूर्ति का समर्थन करता है, वीआरएम9 का समर्थन करता है। 80KHz तक की आवृत्ति, और इसमें बड़ी बिजली आपूर्ति, छोटी तरंग और कम आंतरिक प्रतिरोध की विशेषताएं हैं। यह सीपीयू बिजली आपूर्ति वोल्टेज को सटीक रूप से समायोजित कर सकता है।
सामान्य पावर प्रबंधन चिप्स में HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494, आदि शामिल हैं।
सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में बिजली की आपूर्ति होती है, लेकिन विभिन्न प्रणालियों में बिजली आपूर्ति के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं। इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए, सबसे उपयुक्त बिजली प्रबंधन पद्धति का चयन करना आवश्यक है।
बिजली प्रबंधन का दायरा काफी व्यापक है, जिसमें व्यक्तिगत ऊर्जा रूपांतरण (मुख्य रूप से डीसी से डीसी, यानी डीसी/डीसी), व्यक्तिगत ऊर्जा वितरण और पहचान, साथ ही ऊर्जा रूपांतरण और ऊर्जा प्रबंधन को संयोजित करने वाली प्रणालियाँ शामिल हैं।
तदनुसार, पावर प्रबंधन चिप्स के वर्गीकरण में ये पहलू भी शामिल हैं, जैसे रैखिक पावर चिप्स, वोल्टेज संदर्भ चिप्स, स्विच पावर चिप्स, एलसीडी ड्राइवर चिप्स, एलईडी ड्राइवर चिप्स, वोल्टेज डिटेक्शन चिप्स, बैटरी चार्जिंग प्रबंधन चिप्स, आदि।
4. पीसीबी बोर्ड
मुद्रित सर्किट बोर्ड, जिसे संक्षिप्त रूप से पीसीबी कहा जाता है, को मुद्रित सर्किट बोर्ड, मुद्रित सर्किट बोर्ड, मुद्रित सर्किट बोर्ड के रूप में भी जाना जाता है।
एक पूर्व निर्धारित डिज़ाइन के अनुसार प्रिंटिंग सर्किट, मुद्रित घटकों, या एक इंसुलेटिंग सब्सट्रेट पर दोनों के संयोजन द्वारा गठित प्रवाहकीय पैटर्न को आमतौर पर मुद्रित सर्किट कहा जाता है, जबकि एक इंसुलेटिंग सब्सट्रेट पर घटकों के बीच विद्युत कनेक्शन प्रदान करने वाले प्रवाहकीय पैटर्न को मुद्रित सर्किट कहा जाता है। सर्किट.
खंडित उत्पाद संरचना
वर्तमान में, चीन में मुद्रित सर्किट बोर्डों के उपखंड उत्पादों में मुख्य रूप से छह प्रकार शामिल हैं: मल्टीलेयर बोर्ड, लचीले बोर्ड, एचडीआई (उच्च-घनत्व इंटरकनेक्ट बोर्ड), डबल-पक्षीय बोर्ड, एकल पैनल और पैकेजिंग सब्सट्रेट।
डेटा से पता चलता है कि मल्टी-लेयर बोर्ड चीन में खंडित मुद्रित सर्किट बोर्ड उत्पादों का सबसे बड़ा अनुपात है, जो 45.97% तक पहुंच गया है, जो अन्य उत्पादों से कहीं अधिक है; अगला स्थान सॉफ्ट बोर्ड का है, जिसका योगदान 16.68% है; एचडीआई का अनुपात 16.59% है। इसके अलावा, दो तरफा पैनल, एकल पैनल और पैकेजिंग सब्सट्रेट का अनुपात क्रमशः 11.34%, 6.13% और 3.29% है।
5.एमसीयू
MCU चिप एक माइक्रोकंट्रोलर यूनिट (MCU) को संदर्भित करता है, जिसे सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर या माइक्रोकंट्रोलर के रूप में भी जाना जाता है। यह केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई की आवृत्ति और विशिष्टताओं को उचित रूप से कम करता है, और एक चिप स्तर बनाने के लिए एक चिप पर मेमोरी, काउंटर, यूएसबी, ए/डी रूपांतरण, यूएआरटी, पीएलसी, डीएमए और यहां तक कि एलसीडी ड्राइवर सर्किट जैसे परिधीय इंटरफेस को एकीकृत करता है। कंप्यूटर, जो विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए नियंत्रण के विभिन्न संयोजन निष्पादित कर सकता है। इसलिए, MCU चिप एक माइक्रोकंट्रोलर चिप है।
MCU आपूर्तिकर्ताओं के संदर्भ में, कई इन्वर्टर निर्माता TI की C2000 श्रृंखला MCU का उपयोग करेंगे। अब, माइक्रो इनवर्टर के बढ़ने के साथ, कुछ निर्माता मुख्य नियंत्रण के लिए आर्म कोर 32-बिट एमसीयू का उपयोग भी शुरू कर रहे हैं।
इसलिए, MCU के मुख्य आपूर्तिकर्ताओं में TI, NXP, ST, माइक्रोचिप, Infineon, Renesas जैसे विदेशी निर्माता और साथ ही Zhaoyi इनोवेशन जैसे घरेलू निर्माता शामिल हैं।
6. सेंसर
ऊर्जा भंडारण इनवर्टर में, करंट का पता लगाना और उपयुक्त करंट सेंसर का चयन करना आवश्यक है। हम वर्तमान पहचान को कई श्रेणियों में विभाजित कर सकते हैं।
1) 5ए से 70ए तक की डीसी या एसी धाराओं का पता लगाएं।
चिप आधारित हॉल करंट सेंसर, जैसे CH701 करंट सेंसर IC, आमतौर पर 5A से 50A तक के DC या AC करंट का पता लगाने के लिए उपयोग किए जाते हैं। वे औद्योगिक, ऑटोमोटिव, वाणिज्यिक और संचार प्रणालियों में एसी या डीसी करंट सेंसिंग के लिए एक किफायती और सटीक समाधान हैं। जगह की कमी वाले अनुप्रयोगों के लिए छोटी पैकेजिंग एक आदर्श विकल्प है, साथ ही सर्किट बोर्ड क्षेत्र को कम करके लागत भी बचाती है। विशिष्ट अनुप्रयोगों में मोटर नियंत्रण, लोड का पता लगाना और प्रबंधन, स्विचिंग बिजली आपूर्ति, और ओवरकरंट दोष संरक्षण शामिल हैं।
2) 50ए से 200ए तक की डीसी या एसी धाराओं का पता लगाएं।
प्रत्यक्ष प्रविष्टि प्रकार के वर्तमान सेंसर का चयन किया जा सकता है
CH704 एक पृथक एकीकृत करंट सेंसिंग चिप है जिसे विशेष रूप से उच्च करंट डिटेक्शन अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है। CH704 में 0.1 m Ω का एक अंतर्निहित प्राथमिक कंडक्टर अवरोधक है, जो चिप हीटिंग को प्रभावी ढंग से कम करता है और उच्च वर्तमान पहचान का समर्थन करता है: ± 50A, ± 100A, ± 150A, ± 200A। यह -40 से 150 डिग्री के पूर्ण तापमान रेंज में चिप की अच्छी स्थिरता प्राप्त करने के लिए आंतरिक रूप से एक अद्वितीय तापमान क्षतिपूर्ति सर्किट को एकीकृत करता है। चिप को फैक्ट्री छोड़ने से पहले संवेदनशीलता और स्थिर (शून्य वर्तमान) आउटपुट वोल्टेज के लिए कैलिब्रेट किया गया है, जो पूरे तापमान रेंज पर ± 2% की विशिष्ट सटीकता प्रदान करता है।
3) 200ए से 1000ए तक डीसी या एसी धाराओं का पता लगाएं।
लीनियर हॉल और मैग्नेटिक रिंग का उपयोग किया जा सकता है, और 1500A तक करंट का पता लगाने के लिए प्रोग्रामेबल हॉल सेंसर का उपयोग किया जा सकता है।
उदाहरण के लिए, CHI612 प्रोग्रामयोग्य लीनियर हॉल चिप 5V एकल बिजली आपूर्ति का समर्थन करता है। 120 kHz बैंडविड्थ,<3us response time, programmable 0.8-24 mV/G, 2% accuracy can be achieved within the full temperature range of -40 to 150 degrees. The chip completes the calibration of static (zero current) output voltage before leaving the factory.