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高壓創新如何重新定義電源管理?

深圳市興中科電源科技有限公司發布時間:2020-06-12

  

  雖然這些挑戰需要我們使用多種政治和經濟手段來有效應對,不過有一種技術手段正日益顯示出其重要性。高壓創新手段能夠使電能的傳輸和轉換更加高效,從而降低電源和終端設備間的功率損耗。

  

  這些創新手段為發電方式帶來改變,例如引入可再生能源,并且提升電機和制冷設備等耗電量較大設備的節電性能。這使得能源效率穩步上升,降低成本,并減少溫室氣體排放。

  

  即使是微小的效率提升也能帶來顯著的影響。美國能源信息署(EIA)在其2015年中期預測中估測:到2040年美國的發電量將增加24%——每年增加約1%。EIA還預測,美國的發電量中,有大約6%的電能浪費在供電和配置方面——近幾年每年浪費的電量超過1400萬兆瓦時。通過提高效率,節省一部分浪費電量,便可降低所需的總發電量。

  

  先進的半導體是使發電、輸電和耗電更加高效的最重要的技術之一,這項技術還在不斷發展中。使用集成電路實現的智能控制和新型功率半導體材料可以在最小損耗情況下,實現電力轉換。智能集成電路硬件可以讓電網、工廠、住宅、汽車和其他系統進行高效通信,以及高效控制系統的電力使用。另外,作為電源和電池充電器的骨干,電源管理電路是實現便攜式電子設備快速發展的一個重要因素;在提升效率的同時,讓生活更加便捷。德州儀器(TI)充分利用其設計、制造和封裝的專業技術,創造高壓模擬和混合信號解決方案。這些解決方案在未來幾年將把功效提升至全新水平。

  

  為什么將重點放在高壓上?

  

  電壓的變化范圍很大,發電廠的電壓可以高達幾萬伏,區域輸電線路上則低至不足1伏,這些電壓由嵌入式處理器等高速數字組件在內部使用。在配電線路上分布著很多中間電壓電平,對消費者來說,最熟悉的是110/120伏和220/240伏電壓。 對于住宅、商業、工業和汽車應用而言,高壓的范圍從幾十伏到幾百伏不等;包括從比電子電路高出一點的電平到運輸和工業設備中所使用的電平。

  

  據市場調查公司IHS的研究數據,在所有電壓電平上運行的電源管理集成電路代表對集成電路供應商的巨大需求——這一領域每年金額高達300億美元。全新的集成電路產品市場不斷涌現,比如說AC/DC轉換器、逆變器、雙向轉換器和DC/DC轉換器。能夠提供高集成度、高功率密度以及高智能化的集成電路解決方案可以進而提高系統的整體性能。

  

  功率轉換是黃金發展領域,因為從電廠到終端應用,每一次電壓轉換都涉及功率損耗。另外,在相同條件下,輸電過程中低壓的功率損耗高于高壓。出于這些原因,最有效的方法就是,在使用最大限度降低功耗的轉換方法對高壓進行降壓操作之前,盡可能地使高壓接近甚至直接進入終端設備。設備和用戶附近存在高壓時,也需要對機器和人體采取額外的保護措施。

  

  “設備”一詞往往讓人聯想到工廠車間,實際上,諸如電機、機器人和中央控制系統等工業應用也是電源創新的重要領域。目前,全球的各個行業都在經歷智能自動化轉型,這次轉型的到來如此之快,以至于一些人將其稱為“第四次工業革命”(前三次分別為蒸汽機、大規模生產和早期自動化)或工業4.0。在這次轉型中,所謂的“智能工廠”起到了決定性作用,它代表了更高的機器智能性和更強的系統通信能力。智能工廠的首要目標是通過使用更少的能量實現更多的功能,提高生產力,并降低成本?!霸O備”一詞往往讓人聯想到工廠車間,實際上,諸如電機、機器人和中央控制系統等工業應用是電源創新的重要領域。目前,全球的各個行業都在經歷智能自動化轉型,這次轉型的到來是如此之快,以至于一些人將其稱為“第四次工業革命”(前三次分別為蒸汽機、大規模生產和早期自動化)或工業4.0。在這次轉型中,其中,所謂的“智能工廠”起到了決定性作用,它代表了更高機器智能和更強系統通信能力的可行性。智能工廠的首要目標是通過使用更少的能量實現更多的功能,提高生產力,并降低成本。

  

  但是,工業并不是提高電源效率技術的唯一目標行業。能夠從中受益的其它領域還包括用于太陽能和風能發電的逆變器、數據中心與電信基礎設施。


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