Ինչպե՞ս են սնուցման մոդուլները ազդում կապի համակարգերի հուսալիության վրա:

Սնուցման մոդուլի արդյունավետությունը և նրա ազդեցությունը կապի համակարգի կայունության վրա

Ինչպե՞ս է սնուցման մոդուլի արդյունավետությունը ազդում սիգնալի ամբողջականության վրա

Ուժային մոդուլների արդյունավետության մակարդակը իրական ազդեցություն ունի կապի համակարգերի հուսալիության վրա, հիմնականում այն պատճառով, որ դրանք ազդում են ինչպես էլեկտրական աղմուկի մակարդակի, այնպես էլ ջերմության արտադրման վրա: Երբ այս մոդուլները աշխատում են 90%-ից ցածր արդյունավետությամբ, նրանք սովորաբար արտադրում են մոտ 40%-ով ավելի շատ հարմոնիկ դեֆորմացիա՝ ըստ IEEE-ի վերջերս իրականացված որոշ հետազոտությունների: Այս լրացուցիչ դեֆորմացիան խանգարում է 5G բազային կայանների նման սարքավորումներում սիգնալի որակին՝ դարձնելով ավելի դժվար սիգնալների հստակությունը պահպանելը: Փաթեթների կորուստները ավելի հաճախ են դառնում, հատկապես նկատելի է այն բարձր հաճախականության mmWave ցանցերում, որոնք հիմա ամենուր են հանդիպում: Մեկ խոշոր հեռահաղորդակցության ընկերություն իրականում տեսավ, որ սիգնալի սխալների մակարդակը նվազել է գրեթե երկու երրորդով, երբ նրանք փոխարինեցին հին սարքավորումները նոր մոդուլներով, որոնք աշխատում էին 94% արդյունավետությամբ: Այստեղից հետևությունը բավականին պարզ է. մեզ համար կարևոր է ստանալ մաքուր սնուցման մատակարարում, եթե ցանկանում ենք, որ մեր տվյալների փոխանցումները մնան անվնաս՝ առանց կորուստների:

Ուսումնասիրություն. Էլեկտրական մոդուլի ձախողում, որն արդյունքում բերեց ցանցի անջատման արդյունաբերական պայմաններում

Մեկ շարք ավտոմեքենայի մասերի խոշոր արտադրող 2022 թվականին 14-ժամյա ցանցի անջատման է ենթարկվել, երբ իրենց ինտելեկտուալ արտադրամասում հին էլայնակները ձախողվեցին՝ առաջացնելով մոտ երկու միլիոն դոլարի կորուստ: Խնդրի հետևանքների վերլուծությունը ցույց տվեց, որ խնդիրները փոքր էին սկսվել, սակայն շատ արագ աճեցին: Ամբողջ խառնաշփոթը սկսվեց AC-ից DC փոխարկիչից լարման անկմամբ, որն աշխատում էր ընդամենը 72% արդյունավետությամբ: Այնուհետև իրավիճակը ավելի է խորացել, երբ հաղորդակցման ուշացումները հասան 800 միլիվայրկյանի, իսկ հետո ամբողջ PLC համակարգը լրիվ անջատվեց: Ամեն ինչ վերականգնելու համար ավելի քան 180 հազար դոլար ծախսվեց, քանի որ տպագրված շղթայային տախտակները հալվել էին՝ երկար ժամանակ չափազանց բարձր ջերմաստիճանի տակ գտնվելու պատճառով: Այս դեպքը հստակ զգուշացում է արտադրողների համար ամբողջ աշխարհում՝ ցույց տալով, թե ինչու է կարևոր հրավիրել արտաքին փորձագետների՝ ստուգելու իրենց սարքավորումների արդյունավետությունը, նախքան դրանք կիրառելը կրիտիկական գործողությունների համար:

Տրենդ՝ Բարձր արդյունավետության GaN և SiC սնուցման մոդուլների ընդունում հեռահաղորդակցության համակարգերում

Հեռահաղորդակցության արդյունաբերությունը շատ արագ է ընդունում GaN (գալիումի նիտրիդ) և SiC (սիլիցիումի կարբիդ) սնուցման մոդուլները՝ արդյունավետության, ջերմության և տեղի սահմանափակումները լուծելու համար.

Verizon-ի 2024 թ. GaN-ի վրա հիմնված ուղղիչների տեղադրումը 15,000 բջջային աշտարակներում տարեկան էներգետիկ ծախսերը կրճատել է 8,7 միլիոն դոլարով և բարելավել է 4G/5G հանձնման գոտիներում սիգնալի հաստատությունը:

Ստրատեգիա՝ Ուղղումների համար ստեղծել սխալների հանդուրժող սնուցման աղբյուրներ

Ժամանակակից սխալների հանդուրժող նախագծերը միավորում են երեք հիմնական տեխնիկական մեթոդներ.

1. Փուլային միջուկավորում. Կրճատում է հոսանքի լարվածությունը 55%-ով՝ բազմամոդուլային կառույցներում
2. Դինամիկ нагрузкի բաշխում. Պահպանում է <5% բեռի անհավասարակշռություն՝ մոդուլների անսարքության ընթացքում
3. Կանխատեսող անալիտիկա. Մեքենայական ուսուցման մոդելները հնարավորություն են տալիս հայտնաբերել կոնդենսատորների մաշվածությունը մինչև 600 ժամ առաջ

Հիվանդանոցային ցանցը, որն օգտագործում է այս մեթոդները, հասել է 99.9999% էլեկտրամատակարարման հասանելիության՝ արտակարգ իրավիճակների հաղորդակցման համար, իսկ ավտոմատ փոխանցումը անցկացվել է 2 միլիվայրկյանից պակաս ժամանակահատվածում՝ սիմուլյացված անջատումների ընթացքում

Էլեկտրամագնիսական միջամտության կառավարումը սնուցման մոդուլների և հաղորդակցման շղթաների միջև

Էլեկտրամագնիսական միջամտության առաջացումը սնուցման մոդուլներում և նրա ազդեցությունը Zigbee հաղորդակցման վրա

Ուժային մոդուլները գեներացնում են էլեկտրամագնիսական խառնաշփոթ, հիմնականում դրանց ներսում գտնվող DC-DC կոնվերտերների և լարման կարգավորիչների բարձր հաճախականությամբ անջատիչների պատճառով: Խնդիրն այն է, որ այս խառնաշփոթը տարածվում է երկու եղանակով՝ հաղորդվելով սարքերի միջով և նաև ճառագայթվելով տարածության մեջ, խանգարելով 2.4 ԳՀց շառավղային սահմաններում աշխատող սարքերի, օրինակ՝ Zigbee սարքերի սիգնալներին: Անցյալ տարի հրապարակված որոշ հետազոտությունների համաձայն՝ ներդրված համակարգերի գրեթե կեսը չի անցել ԷՄԽ փորձարկման առաջին փուլը՝ պարզապես իրենց սնուցման աղբյուրների վրա ճիշտ ֆիլտրման բացակայության պատճառով: Երբ ուշադրություն ենք դարձնում Zigbee ցանցերին, տեսնում ենք, որ այս ուժային մոդուլների ճիշտ ֆիլտրում չկայացման դեպքում փաթեթների կորուստը երբեմն գերազանցում է 15%-ը: Այս տեսակի խանգարումները լրջորեն ազդում են IoT սարքերի իրական աշխարհում աշխատանքի արդյունավետության վրա:

Խտաբնակ էլեկտրոնային միջավայրերում ԷՄԽ պաշտպանության լավագույն մեթոդներ

Արդյունավետ ԷՄԽ նվազեցումը պահանջում է շերտավոր մոտեցում.

• Պղնձի-ալյումինի համաձուլվածքներից պատրաստված հաղորդիչ կոնտեյներները ապահովում են 60–80 դԲ թուլացում մինչև 6 ԳՀց
• Ֆերիտային կոճերը ընդհանուր ռեժիմով աղմուկը նվազեցնում են 20 դԲ-ով 1–100 ՄՀց տիրույթում
• Օպտիմալացված ՏՏՆ դասավորությունը օղակների մակերեսը կրճատում է 40%, նվազագույնի հասցնելով կապումը

Առաջատար ԷՄՈ հետազոտողների կողմից ՏՏՆ դասավորության օպտիմալացման վերաբերյալ վերջերս կատարված հետազոտությունները ցույց են տվել, որ հողանցված պղնձի լցանքով սնուցման և սիգնալային շերտերի առանձնացումը 5G բազային կայանների նախագծման ժամանակ կապակցված կուտակման ռեժիմը նվազեցնում է 35%-ով:

Խոշորացման և էլեկտրամագնիսական համատեղելիության հավասարակշռումը սնուցման մոդուլների նախագծման ժամանակ

Խոշորացումը բարձրացնում է էլեկտրամագնիսական միջամտության ռիսկերը՝ պայմանավորված ավելի խիտ տարածությամբ, որը կապակցված կուտակման ռեժիմը բարձրացնում է 30–50%համեմատած սովորական դասավորությունների հետ: Գործարար լուծումների օրինակներն են՝

Ճառագայթման դիմադրուն մոդուլները հիմա ներառում են տեղական էկրանավորման կոնդենսատորներ և 0,1 մմ դիէլեկտրիկ միջակայքեր՝ համապատասխանելով MIL-STD-461G ստանդարտին` փաթեթների ծավալով ստորև 15 մմ³ , ինչը դրանք դարձնում է իդեալական արբանյակային ընդունիչ-ղեկավարների և այլ կոմպակտ հաղորդակցման համակարգերի համար:

Շրջակա միջավայրի լարվածություն. Ջերմային, ճառագայթային և մեխանիկական մարտահրավերներ սնուցման մոդուլների համար

Ուղղակի նշանակության համակարգերի սնուցման մոդուլները ենթարկվում են արագացված դեգրադացման շրջակա միջավայրի ծայրահեղ պայմաններում: Երեք հիմնական լարվածություններ են սպառնում երկարաժամկետ հուսալիությանը՝

Ջերմաստիճանի բարձր ցածր և ջերմային շրջանների պայմաններում հզորության մոդուլների վատթարացման մեխանիզմներ

-40°C-ից մինչև 125°C ջերմաստիճանի տատանումները հանգեցնում են կուտակված վնասվածքների՝

• Գերմանդի հանգույցների շփման կորուստ (պատասխանատու է ջերմային առաջացած անսարքությունների 38%-ի համար)
• Կոնդենսատորներում էլեկտրոլիտի գոլորշիացում
• Ջերմային միջադիր նյութերի շերտավորում

Ըստ արդյունաբերական տվյալների՝ օրական ջերմային ցիկլերի ենթարկվող մոդուլները 3,2 անգամ ավելի հաճախ են ձախողվում, քան կայուն միջավայրում գտնվողները:

Ճառագայթման պատճառով առաջացած անսարքությունները հզորության IC-ներում և դրանց ազդեցությունը տվյալների փոխանցման վրա

Իոնացնող ճառագայթումը առաջացնում է երկու առաջատար անսարքության ռեժիմ.

1. Մեկ իրադարձության առկայությամբ արգելափակում (SEL). Ստեղծում է կարճ միացումներ, որոնք անջատում են լարման կարգավորումը
2. Ընդհանուր իոնացնող չափաբաժին (TID). Մերձել է մարտկոցի վայրենի կարողության նվազումը՝ 15–60% -ով

Այս ազդեցությունները թվային հաղորդակցության մեջ սխալներ են ներդնում, X-սահմանային ռադարային համակարգերում բիթի սխալների քանակը 22% -ով աճել է, երբ օգտագործվել են ճառագայթման դիմաց պաշտպանված ոչ սիլիցիումային սարքեր

Ուսումնասիրություն. Հաղորդակցության սարքավորումների աշխատանքը ատոմակայանների վթարների դեպքում

2023 թվականին արտակարգ իրավիճակների համար նախատեսված հաղորդակցության սարքավորումների ստուգման ընթացքում ստանդարտ սնուցման մոդուլները ձախողվեցին 72 ժամվա ընթացքում՝ 50 կրադ/ժ գամմա ճառագայթման պայմաններում: Ծայրահեղ դեպքում՝ սիլիցիում-վրա-իզոլյատոր (SOI) տեխնոլոգիայի վրա հիմնված ճառագայթման դիմաց պաշտպանված կոնստրուկցիաները պահպանեցին 94% արդյունավետությունը 30 օրվա փորձարկման ընթացքում, ինչը ցույց տվեց դրանց կարևոր նշանակությունը ատոմային վթարների ժամանակ հուսալի աշխատանքի համար:

Շահարկում. Ճառագայթման դիմաց պաշտպանված և ջերմային դիմաց դիմացկուն սնուցման մոդուլների ընտրություն

Օգտագործեք երեք մակարդակային ընտրության շրջանակ.

1. Ճառագայթման ենթակա միջավայրերի համար նվազագույնը 100 կրադ TID դիմադրություն
2. ≥10,000 ցիկլ ջերմային ցնցման հավաստագրում (-55°C-ից +150°C)
3. Տատանումների դիմադրություն՝ մինչև 15g RMS (MIL-STD-810H)

Դիտարկեք պղնձ-ալյումինե հիմքերով և հերմետիկորեն փաթաթված պայուսակներով մոդուլները որպես առաջնահերթություն արդյունաբերական կամ տիեզերական ծայրահեղ պայմաններում օգտագործման համար:

Ոչ կրկնօրինակվող էներգամատակարարման համակարգերում մեկ կետում անսարքության ռիսկը

Էներգամատակարարման այն համակարգերը, որոնք չունեն կրկնօրինակում, հաղորդակցման ցանցերի համար լուրջ խնդիրներ են ստեղծում: Երբ մեկ բաղադրիչ ձախողվում է, հաճախ ամբողջ համակարգերում առաջանում են խոշոր խափանումներ: Ըստ 2023 թվականին Ponemon-ի հետազոտության՝ ընկերությունները անսպասելի անջատումների պատճառով տարեկան կորցնում են մոտ 740,000 դոլար: Անցյալ տարի տեղական բջջային ընկերությունը 14 ժամ տևած խոշոր անջատում ունեցավ, երբ նրանց միակ էներգամատակարարման աղբյուրի կոնդենսատորը ձախողվեց, ինչի արդյունքում 12 հազար հաճախորդ սպասարկման առանց մնաց: Ոլորտի մասնագետների մեծամասնությունը ցանցերի ձախողումների մոտ երեք քառորդը կապում է էներգամատակարարման պահեստային պլանավորման թուլության հետ: Սա ընդգծում է, որ այսօր կրիտիկական ենթակառուցվածքներ շահագործող բոլոր անձանց համար հուսալի համակարգեր ստեղծելը պետք է լինի առաջնահերթություն:

Սկզբունք. Կապի հանգույցների սնուցման սխեմաներում N+1 պահեստային մոդելներ

N+1 պահեստային համակարգը աշխատում է այնպես, որ մի լրացուցիչ մոդուլ միշտ պատրաստ է լինում, երբ հիմնական մոդուլները աշխատում են: Ըստ խոշոր հեռահաղորդակցության ընկերությունների զեկուցումների՝ այս կառուցվածքը վթարների քանակը 92%-ով կրճատում է համեմատած այն համակարգերի հետ, որոնք չունեն պահեստային մոդուլներ: Վերցրեք, օրինակ, Արիզոնայի Tier-4 կենտրոնը անցյալ ձմեռը: Երբ 2023 թվականի հուլիսին ջերմաստիճանները հասան ռեկորդային մակարդակի, սերվերները շարունակեցին աշխատել 99,999% հասանելիությամբ, քանի որ պահեստային մոդուլները ավտոմատ միացան, հենց որ հիմնական սարքավորումները սկսեցին տաքանալ: Շատ փորձագետներ համաձայն են, որ այս տեսակի պահեստային համակարգը տրամաբանական է կրիտիկական ենթակառուցվածքների նախագծերի համար: Այժմ այն լայնորեն կիրառվում է հեռահաղորդակցության ցանցերում, հատկապես այն տեղերում, որտեղ 5G սարքավորումները պետք է անընդհատ հսկվեն, քանի որ այս բազային կայանները շատ մեծ ծավալով են սպասարկում տրաֆիկը՝ առանց դադարների:

Ուսումնասիրություն. Բջջային բազային կայաններում անընդհատության բարելավում՝ օգտագործելով երկու սնուցման մոդուլ

Մեկ եվրոպական հեռահաղորդակցության ընկերություն տեսավ, որ բազային կայանների հուսալիությունը մոտ 63 տոկոսով աճեց, երբ նրանք անցյալ տարի շուրջ 4500 աշտարակներ վերակառուցեցին՝ օգտագործելով երկու սնուցման մոդուլներ: Երբ խնդիրներ էին առաջանում էլեկտրական ցանցի հետ, այս արտակարգ դեպքերի համար նախատեսված համակարգերը հաջողությամբ կարգավորում էին լարման անկումները մոտ 10-ից 8 դեպքում, ինչը նշանակում էր, որ զանգերը ավելի քիչ էին ընդհատվում, և այդ բարդ պահերին տվյալները ավելի քիչ էին կորչում: Այս կառուցվածքը ընդհանրապես շատ ավելի հեշտացրեց սպասարկման աշխատանքները: Տեխնիկները կարող էին փոխարինել հին մոդուլները՝ ամեն ինչ նորմալ շահագործման մեջ պահելով, այնպես որ հաճախորդները ընդհանրապես չէին նկատում դադարը:

Գոნալու սնուցման մոդուլների կիրառում անընդհատ շահագործման համար

Փոխանակելի սնուցման մոդուլները թույլ են տալիս վնասված միավորների փոխարինում՝ առանց համակարգը անջատելու, ինչը նվազագույնի է հասցնում դադարի տևողությունը: 2023 թվականի փորձարկումը քաղաքային ցանցային սարքավորումների հետ ցույց տվեց, որ վերականգնման արագությունը 40%-ով ավելի բարձր է համեմատած ավանդական համակարգերի հետ, որոնք պահանջում են ամբողջությամբ անջատում: Երբ այս մոտեցումը զուգակցվում է կանխատեսող հսկողության համակարգերի հետ, նվազում է վերանորոգման միջին ժամանակը (MTTR), քանի որ նախօրոք նույնականացվում են մոդուլները, որոնք մոտենում են կյանքի վերջնաժամկետին՝ անսարքություն տեղի ունենալուց առաջ: