ในระบบอิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ทันสมัย, ไดรเวอร์ประตูไม่ใช่รายละเอียดที่สอง. มันเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางสัญญาณที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อความแม่นยําของการสลับ, ความมั่นคงของระบบ, และความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน.ในการใช้งาน เช่น เครื่องขับเคลื่อนความถี่แปรความถี่แรงสูง, ระบบ SVG/STATCOM, PCS ที่เก็บพลังงาน, การส่งไฟ DC ที่ยืดหยุ่น และเครื่องแปลงพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้สายเชื่อมแยกระหว่างด้านควบคุมและด้านพลังงานต้องคงที่ภายใต้ความเครียดไฟฟ้าที่หนัก.
สิ่งแวดล้อมเหล่านี้ถูกกําหนดโดยการเปลี่ยนความกระชับกําลังอย่างรวดเร็ว การรบกวนไฟฟ้าแม่เหล็กแรง ความแตกต่างในศักยภาพที่ใหญ่ระหว่างโดเมน ความสับสนในศักยภาพพื้นดินและความน่าเชื่อถือในระยะยาวในสภาพการณ์ดังกล่าว คําถามไม่ใช่เพียงแค่วิธีการเคลื่อนไหวสัญญาณจากจุดหนึ่งไปยังจุดอื่น คําถามที่แท้จริงคือวิธีการเคลื่อนไหวมันข้ามอุปสรรคการแยกแยก โดยไม่นําเข้าความผิดพลาดเวลา,ความรู้สึกต่อเสียง หรือความซับซ้อนของการบํารุงรักษา
การแยกเส้นใยในตัวขับประตู IGBT หมายถึงเส้นทางสัญญาณแสงที่ถ่ายทอดคําสั่งควบคุมจากเขตควบคุมความดันต่ําไปยังเขตพลังงานความดันสูงโดยมีไฟเบอร์ออปติกที่ใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันการแยกแยกหลัก.
สถาปัตยกรรมไดรเวอร์ประตูแยกจากไฟเบอร์ทั่วไปปฏิบัติตามโซ่ตรงไปตรงมา:
การควบคุม DSP / FPGA → เครื่องส่งแสง → สายไฟฟ้าแสง → เครื่องรับแสง → วงจรขับประตู → โมดูลพลังงาน IGBT
ในโครงสร้างนี้ สายไฟเบอร์ไม่ใช่แค่สายส่ง มันคือสื่อที่สร้างการแยกไฟฟ้าทางกายภาพ ระหว่างตัวควบคุมและระยะสลับการเลือกไฟเบอร์ มีผลต่อความสมบูรณ์แบบของสัญญาณโดยตรง, ความสม่ําเสมอของเวลา, ความคุ้มกัน EMI และความน่าเชื่อถือในสนามในระยะยาว
เมื่อสัญญาณข้ามอุปสรรคทางแสง การทํางานของสายไฟเบอร์ กลายเป็นส่วนหนึ่ง ของการออกแบบระบบขับเองหรือความรุนแรงทางไฟฟ้ารอบหน้า, ปฏิทินการแยกแยกอาจยังคงมีอยู่ แต่ความมั่นคงทางการปฏิบัติของสัญญาณการขับเคลื่อนประตูอาจได้รับผลกระทบนั่นเป็นเหตุผลว่าทําไมการเลือกเส้นใยในแอปพลิเคชั่นนี้ควรถูกพิจารณาเป็นการตัดสินใจด้านวิศวกรรมไม่เป็นตัวเลือกการเชื่อมต่อทั่วไป
สถาปัตยกรรมไดรเวอร์ประตู IGBT ที่แยกจากไฟเบอร์แบบปกติ
ระบบแปลงพลังงานสูงวางความเครียดที่ไม่ธรรมดาบนอินเตอร์เฟซสัญญาณ ระยะพลังงานสามารถเปลี่ยนในสภาพแวดล้อมที่มี dv / dt สูงมาก, EMI แรง, และการรบกวนแบบทั่วไปที่สําคัญในขณะเดียวกันวงจรควบคุมต้องรักษาความแม่นยําของสัญญาณและเวลาที่คาดเดาได้
ในกรณีนี้ แนวทางการแยกทางไฟฟ้าแบบดั้งเดิม เช่น ออปโตคัพเลอร์ หรือ IC ไดรเวอร์แยกตัวอาจไม่ใช่คําตอบที่แข็งแรงที่สุดในสภาพความดันกลางและสูงเสมอไปดังนั้นการแยกไฟเบอร์ออปติกจึงกลายเป็นวิธีการที่พิสูจน์ในการออกแบบที่ให้ความสําคัญกับการแยกไฟฟ้าทางกายภาพ, ความต้านทานเสียงที่แข็งแกร่ง และการทํางานที่น่าเชื่อถือตลอดเวลา
เป้าหมายการออกแบบไม่ใช่แค่ความดันแยก แต่ยังเป็นความสามารถในการรักษาความสม่ําเสมอในการสลับและความรู้สึกที่ไม่จําเป็นต่อสภาพการติดตั้ง.
หลักการแยกทางแสงระหว่างด้านควบคุมและด้านพลังงาน
สายเชื่อมประตู-คนขับแบบแยกจากไฟเบอร์ มีแนวคิดที่เรียบง่าย แต่แต่ละขั้นตอนมีบทบาทที่แตกต่างกัน
เครื่องควบคุม DSP หรือ FPGA สร้างคําสั่งการสวิทช์ เครื่องส่งแสงแปลงสัญญาณไฟฟ้านั้นเป็นรูปแบบทางออนไลน์ สายใยออนไลน์จะนําสัญญาณข้ามเขตแยกเครื่องรับแสงแปลงสัญญาณแสงกลับเป็นไฟฟ้า, ซึ่งจะให้พลังงานกับวงจรขับประตู และในที่สุดก็ควบคุมโมดูลพลังงาน IGBT
สถาปัตยกรรมนี้ทําให้สายไฟฟ้าเป็นส่วนหนึ่งของโซ่ควบคุมที่ใช้งานได้ ไม่ใช่แค่ชั้นแยกตัวช่วยสายใยสื่อต้องสอดคล้องกับความต้องการจริงของการใช้งาน: ระยะทางสั้นการควบคุมสัญญาณ การแยกไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง พฤติกรรมเวลาที่มั่นคง และการประกอบอุตสาหกรรมที่ใช้ได้
ในการใช้งาน IGBT การขับขี่ประตู สัญญาณมักจะส่งผ่านระยะทางสั้นและมักจะอยู่ในช่วง kHz ถึง low-MHzซึ่งเปลี่ยนความสําคัญของการออกแบบจากความกว้างแบนด์วิทของระดับการสื่อสาร และไปสู่คําถามที่เกี่ยวข้องกับการใช้งาน: พื้นที่แสงมั่นคง มั่นคง และเพียงพอสําหรับสัญญาณควบคุมที่ต้องการหรือไม่
ด้วยเหตุผลนั้นสายใยแสงพลาสติก (POF)ปัจจุบันข้อมูลการเชื่อม POF ในอุตสาหกรรมที่ตีพิมพ์แสดงให้เห็นถึงผลงานที่สูงกว่าความต้องการของเชื่อมต่อการควบคุมเกตเกต-ดਰਾਈเวอร์สั้น10 MHz × 100 mใน650 nm, รวมถึงครอบครัวเชื่อมโยงระยะสั้นที่ตั้งDC ถึง 12 MBdกว่าถึง50 เมตรด้วย1 มิลลิเมตรข้อมูลการเชื่อมโยงผู้จําหน่ายที่ตีพิมพ์1 มิลลิเมตรในระยะทางที่สั้นกว่า ซึ่งยกระดับข้อสรุปทางวิศวกรรมเดียวกัน: ความต้องการความกว้างแบนด์เบดของลิ้งก์เกต-ไดรเวอร์ IGBT แบบปกติมักจะไม่เป็นสิ่งที่จํากัด POF ในการใช้งานนี้
สิ่งที่สําคัญมากกว่าในกรณีการใช้งานนี้ คือการส่งสัญญาณที่มั่นคง ผ่านกั้นความแยกกัน ความคุ้มกันต่อเสียงเสียงไฟฟ้าที่แข็งแกร่งสายพัดแสงไม่จําเป็นต้องประพฤติเหมือนกระดูกสันหลังโทรคมนาคมมันต้องทําตัวเหมือนสายควบคุมอุตสาหกรรมที่น่าเชื่อถือ
นั่นเป็นจุดที่ POF กลายเป็นที่น่าดึงดูด ความคัดเลือกของมันและการประกอบที่เชิงปฏิบัติการ แทนที่จะถึงความกว้างขวางสูงสุดหรืออัตราการส่งข้อมูลสูงสุด.
POF เป็นสื่อการส่งไฟฟ้าแบบดียิเลคทริกเต็ม ดังนั้นมันจึงไม่นําเส้นทางการนําผ่านเส้นจํากัดการแยกซึ่งช่วยกําจัดการนําทางวงจรพื้นดินผ่านสื่อสัญญาณเอง และเพิ่มความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่หนัก EMI ที่พบในระบบแปลงความแรงสูง.
สําหรับการแยกเกต-ไดรเวอร์ นี่ไม่ใช่ผลประโยชน์ทางทฤษฎี มันสนับสนุนการส่งสัญญาณที่สะอาดขึ้นโดยตรงในระบบที่มีเสียงกระแทกแบบปกติ ความเครียดระยะสั้นและการแยกเขตไฟฟ้า เป็นปัญหาหลักของการออกแบบ.
หนึ่งในข้อดีทางการปฏิบัติที่สําคัญที่สุดของ POF คือแกนออปติกขนาดใหญ่0.5 mm ถึง 1.0 mmระยะที่ใหญ่กว่าขนาดแกนที่เกี่ยวข้องกับเส้นใยแก้วในสายการเชื่อมต่อแบบข้อมูลเส้นทางออปติกขนาดใหญ่นั้น ช่วยลดความรู้สึกในการปรับตัว และช่วยให้การติดตั้งมีความสม่ําเสมอในอุปกรณ์อุตสาหกรรมจริง.
โรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปPOF ประเภท 1 mmการออกแบบยังรวมเส้นทางทางแสงขนาดใหญ่กับช่องเปิดจํานวนสูง ซึ่งเพิ่มความอดทนในการเชื่อมต่อมากขึ้นทนความสั่นสะเทือนและการทํางานได้ดีขึ้น, และไม่ค่อยจะทําให้การปรับตรงทางแสงที่แม่นยําเป็นภาระในการผลิต
POF หัวหินขนาดใหญ่และความอดทนต่อการสอดคล้องสูง
สัญญาณประตู IGBT ปกติจะส่งผ่านระยะทางสั้นภายในอุปกรณ์หรือระหว่างส่วนควบคุมและพลังงานใกล้เคียง. กรณีการใช้งานนั้นตรงกันตามธรรมชาติกับ POF.สื่อให้ความกว้างแบนด์วิธเพียงพอ, พฤติกรรมความอ่อนแอที่มั่นคง และความรู้สึกในการติดตั้งที่ต่ํา โดยไม่จําเป็นต้องใช้ออฟติกส์ระดับการสื่อสารหรือการชําระเงินที่ซับซ้อน
เหตุผลนี้ทําให้การเลือก POF ในการเชื่อมต่อแยกประตู-คนขับไม่ควรมองว่าเป็นการเสี่ยงมันมักเป็นตัวเลือกที่ออป্টিมาสต์สําหรับการใช้งาน เพราะมันตรงกับโปรไฟล์สัญญาณจริงมากกว่าสื่อที่เลือกโดยหลักการสําหรับความกว้างขวางที่ยาวนานกว่าหรือความเร็วของข้อมูลที่สูงกว่ามาก.
POF เกรดอุตสาหกรรมเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังทางไฟฟ้าและที่ต้องการทางเครื่องจักร.-40°C ถึง +85°Cความทนทานต่อความชื้น น้ํามัน และฝุ่น และความมั่นคงทางแสงในระยะยาว
สําหรับตู้แปลง เครื่องขับเคลื่อน และอุปกรณ์อุตสาหกรรมอื่นๆ ความแข็งแกร่งนั้นสําคัญมากเท่าความสามารถในการส่งสัญญาณสายเชื่อมที่ในทฤษฎีมีความเร็ว แต่มีความละเอียดชําระทางเครื่องจักร สามารถสร้างความเสี่ยงในรอบชีวิตมากกว่าสายเชื่อมที่มีความเร็วต่ํา แต่มีความมั่นคงสูงในจริง.
ข้อดีในเรื่องค่าใช้จ่ายของ POF ไม่ใช่แค่เกี่ยวกับราคาเคเบิล ส่วนใหญ่ของมูลค่ามาจากการประมวลผลที่ง่ายขึ้น การปิดง่ายขึ้น และความรู้สึกในการประกอบที่ต่ํากว่าซึ่งสามารถลดความพยายามในการติดตั้ง, ลดความเสี่ยงของความผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับการปรับสภาพ และทําให้การเปลี่ยนหรือการดูแลสนามง่ายขึ้น1 มิลลิเมตรด้วยการเชื่อมต่อระยะสั้นที่ราคาถูก และตัดง่าย
เพราะฉะนั้นค่านิยมค่าใช้จ่ายควรถูกประเมินในระดับระบบ เมื่อประเมินประสิทธิภาพการประกอบ การบํารุงรักษา และความน่าเชื่อถือในวงจรชีวิตPOF สามารถประหยัดกว่าการเปรียบเทียบที่แคบขึ้นอยู่กับราคาสายไฟฟ้าที่ไม่ใช้อากาศ.
การเปรียบเทียบระหว่าง POF และเส้นใยแก้วในแอพพลิเคชั่นนี้ควรพึ่งพาการออกแบบที่เหมาะสม ไม่ใช่การสมมุติฐานทั่วไปว่าสื่อที่มีประสิทธิภาพสูงกว่านั้นคือตัวเลือกที่ดีกว่าเสมอ
| จุดเทียบ | POF | กระจก / HCS |
|---|---|---|
| ขนาดแกน | ขนาดใหญ่ โดยทั่วไป 0.5~1.0 มม | เล็กกว่ามาก |
| ความละเอียดการจัดอันดับ | สูง | ล่าง |
| ความแข็งแรงของอุปกรณ์ | แข็งแรงในสภาพการประกอบที่ยากลําบาก | มีความรู้สึกมากขึ้น |
| โปรไฟล์ระยะที่เหมาะสมที่สุด | สายควบคุมสั้น | สายเชื่อมที่ยาวกว่า |
| โลจิกการเลือก | การแยกแยก ความแข็งแรง การประกอบง่าย | ระยะทางและความอ่อนแอต่ํากว่า |
สําหรับสายเชื่อมประตู-คนขับที่สั้นและเน้นการแยกแยก POF ปกติมีความเหมาะสมทางการปฏิบัติที่แข็งแกร่งกว่า เพราะมันให้ความอดทนที่ใหญ่กว่า การจัดการที่ง่ายกว่าและประสิทธิภาพที่เพียงพอแล้วสําหรับความต้องการสัญญาณ.
ในขณะเดียวกัน, โลจิกการคัดเลือกไม่ควร overstretched.1 มิลลิเมตรมีประสิทธิภาพสูงในการเชื่อมต่อสั้นHCS/ซิลิก้าขยายไปเรื่อย ๆ เมื่อความต้องการความกว้างและอัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นเพราะการลดความสําคัญยิ่งขึ้น ซึ่งไม่ทําให้กรณีวิศวกรรมของ POF ในการแยกเกต-ไดรเวอร์อ่อนแอลงมันแค่กําหนดขอบเขตของคําแนะนําให้ชัดเจนกว่า.
POF vs Glass / HCS สําหรับ IGBT Gate Driver Isolation
สถานการณ์การใช้งานที่เกี่ยวข้องมากที่สุดคือ สถานการณ์ที่กําหนดไว้แล้วด้วยความเครียดไฟฟ้าที่รุนแรงและความต้องการในการแยกแยกที่แข็งแกร่ง
ระบบ SVG / STATCOM ความดันสูง
เครื่อง VFD ความดันสูงและเครื่องเปิดอ่อน
เครื่องเก็บพลังงาน PCS และเครื่องแปลงพลังงานที่เกิดจากแหล่งที่นวัตกรรมได้
เครื่องส่งไฟฟ้า DC ที่ยืดหยุ่นและอิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่เชื่อมต่อกับเครือ
สิ่งที่ระบบเหล่านี้มีส่วนร่วม ไม่ใช่ทอปโลยีเดียว แต่เป็นความกดดันในด้านวิศวกรรมที่เหมือนกัน การแยกแยกไฟฟ้าและความคาดหวังความน่าเชื่อถือในระยะยาว.
ปริมาตรเทคนิคที่แนะนําสําหรับ POF Gate Driver Link
สําหรับประเภทการใช้งานนี้ ช่วงเวลาทางเทคนิคที่แนะนําสามารถสรุปได้ดังนี้:
| ปริมาตร | ค่าแนะนํา |
|---|---|
| ประเภทเส้นใย | สายใยทางแสงพลาสติกประเภทอุตสาหกรรม (POF) |
| กว้างของแกน | 0.75 มิลลิเมตร / 1.0 มิลลิเมตร |
| ความยาวคลื่น | 650 nm (แสงสีแดง) |
| ระยะทางส่ง | 1 ′′ 50 เมตร |
| อุณหภูมิการทํางาน | -40°C ถึง +85°C |
| อายุการใช้งาน | ≥ 20 ปี |
รายการ650 nmแนะนําไม่ได้สุ่ม มันคือศูนย์กลางธรรมชาติของพื้นที่การออกแบบนี้เพราะการตีพิมพ์อุตสาหกรรม POF สายเคเบิลและส่วนประกอบเชื่อมโยง650~660 nmหน้าต่างไฟแดง นั่นทําให้650 nmตัวเลือกการทํางานที่ธรรมชาติที่สุดสําหรับสายควบคุม POF อุตสาหกรรมสั้นของชนิดนี้
ที่ POF เหมาะสมและที่กระจก / HCS กลายเป็นที่น่าสนใจมากขึ้น
POF มีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษเมื่อเป้าหมายของการออกแบบคือการขนสัญญาณควบคุมให้สะอาดผ่านอุปสรรคแยกผ่านระยะทางสั้นในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงเสียงไฟฟ้ามันทํางานได้ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณค่าโครงการ:
การกันไฟฟ้าอย่างแข็งแรง
ความต้านทาน EMI ที่สูง
พฤติกรรมการจับเวลาระยะสั้นที่มั่นคง
ความอดทนในการติดตั้งที่กว้างขวาง
การประกอบอุตสาหกรรมเชิงปฏิบัติการ
การผสมผสานนี้ตรงกับความต้องการจริงของหลาย IGBT ช่องเชื่อมประตู-คนขับ
คําแนะนําสําหรับ POF ในบทความนี้ควรอ่านเป็นการเลือกวิศวกรรมระยะสั้น เน้นการแยกแยก และมุ่งหน้าความแข็งแกร่งไม่ใช่กฎการเชื่อมต่อทางแสงทั่วไป
เมื่อระยะทางเชื่อมต่อเพิ่มขึ้นหรือความคาดหวังในอัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นอย่างมาก การทุ่มเทจะเปลี่ยนแปลงHCS/ซิลิก้าโดยทั่วไปจะเป็นที่น่าสนใจมากขึ้นเมื่อความกว้างขวางเติบโต เพราะความอ่อนแอต่ํากว่าสําคัญมากขึ้นในส่วนที่พื้นที่การออกแบบการเปลี่ยนแปลงในเงื่อนไขขอบเขตไม่ลดค่าของ POFมันแค่ยืนยันว่า POF มีความแข็งแกร่งที่สุด ภายในช่องที่มันเหมาะสมตามธรรมชาติ
การเลือกPOFสําหรับการแยกตัวผู้ขับประตู IGBTมันไม่ใช่การตัดสินใจแบบสํารอง มันเป็นการเลือกทางวิศวกรรม ที่สร้างขึ้นโดยใช้หลักการของการใช้งาน: การแยกกันไฟฟ้าความอดทนทางกล, การผลิต และความน่าเชื่อถือในระยะยาว
ในระบบอิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ทันสมัย ความสําคัญเหล่านี้มักจะสําคัญกว่าการไล่ล่าความกว้างแบนด์วิทที่ไม่จําเป็น เมื่อการเชื่อมโยงสั้น สิ่งแวดล้อมก็ยากและรั้วแยกต้องมีความน่าเชื่อถือตลอดเวลา, POF ไม่เพียงแต่ยอมรับ มันมักจะเป็นทางออกทางวิศวกรรมที่ธรรมชาติกว่า
ใช่ครับ ในสายเชื่อมแยกเกต-ไดรเวอร์ทั่วไป ความต้องการสัญญาณต่ํากว่ามากสาย POF ระยะสั้นสามารถจัดการกับโปรไฟล์การจดหมาย kHz ถึง low-MHz ที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานนี้ได้อย่างสะดวก.
เนื่องจากการตัดสินใจไม่ได้เกี่ยวกับผลงานทางออนไลน์เพียงอย่างเดียว ในสายเชื่อมแยกที่สั้น POF มักจะนําเสนอความอดทนการประกอบที่ดีกว่า การจัดการที่ง่ายดายและสมดุลความแข็งแกร่งและค่าใช้จ่ายที่เชิงปฏิบัติการมากขึ้น.ตัวเลือกบนพื้นฐานของกระจกจะกลายเป็นที่น่าสนใจมากขึ้น เมื่อความยาวของความกว้างหรือการถ่ายส่งความเร็วสูงขึ้นกลายเป็นแรงขับเคลื่อนการออกแบบหลัก
หน้าต่างการออกแบบที่ใช้ได้1 ถึง 50 เมตร, ซึ่งตรงกับธรรมชาติสั้นของส่วนใหญ่ของทางแยกประตู-คนขับ1 มิลลิเมตรการเชื่อมข้อมูล
การเลือกทั่วไปคือ650 nmข้อมูลในสาย POF อุตสาหกรรมและส่วนประกอบที่ตีพิมพ์โดยเนื่องจาก650~660 nmหน้าต่าง
มันมีความสําคัญมากที่สุดในระบบ เช่น เครื่องขับเคลื่อนแรงดันสูง อุปกรณ์ SVG/STATCOM, PCS ที่เก็บพลังงาน, เครื่องแปลงพลังงานที่เกิดใหม่และระบบไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่นแบบ DC หรือระบบไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่น ๆ ที่คุณภาพการแยกและความแข็งแกร่งต่อเสียงมีความสําคัญ.
POF ช่วยเพราะมันเป็นสื่อแบบดียิเลคทริก และไม่สร้างเส้นทางสัญญาณที่นําผ่านขอบเขตการแยก ซึ่งทําให้มันเหมาะสมสําหรับระบบแปลงที่ EMI เสียงแบบทั่วไปและการแยกไฟฟ้าเป็นปัญหาสําคัญในการออกแบบ.
ในระบบอิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ทันสมัย, ไดรเวอร์ประตูไม่ใช่รายละเอียดที่สอง. มันเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางสัญญาณที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อความแม่นยําของการสลับ, ความมั่นคงของระบบ, และความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน.ในการใช้งาน เช่น เครื่องขับเคลื่อนความถี่แปรความถี่แรงสูง, ระบบ SVG/STATCOM, PCS ที่เก็บพลังงาน, การส่งไฟ DC ที่ยืดหยุ่น และเครื่องแปลงพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้สายเชื่อมแยกระหว่างด้านควบคุมและด้านพลังงานต้องคงที่ภายใต้ความเครียดไฟฟ้าที่หนัก.
สิ่งแวดล้อมเหล่านี้ถูกกําหนดโดยการเปลี่ยนความกระชับกําลังอย่างรวดเร็ว การรบกวนไฟฟ้าแม่เหล็กแรง ความแตกต่างในศักยภาพที่ใหญ่ระหว่างโดเมน ความสับสนในศักยภาพพื้นดินและความน่าเชื่อถือในระยะยาวในสภาพการณ์ดังกล่าว คําถามไม่ใช่เพียงแค่วิธีการเคลื่อนไหวสัญญาณจากจุดหนึ่งไปยังจุดอื่น คําถามที่แท้จริงคือวิธีการเคลื่อนไหวมันข้ามอุปสรรคการแยกแยก โดยไม่นําเข้าความผิดพลาดเวลา,ความรู้สึกต่อเสียง หรือความซับซ้อนของการบํารุงรักษา
การแยกเส้นใยในตัวขับประตู IGBT หมายถึงเส้นทางสัญญาณแสงที่ถ่ายทอดคําสั่งควบคุมจากเขตควบคุมความดันต่ําไปยังเขตพลังงานความดันสูงโดยมีไฟเบอร์ออปติกที่ใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันการแยกแยกหลัก.
สถาปัตยกรรมไดรเวอร์ประตูแยกจากไฟเบอร์ทั่วไปปฏิบัติตามโซ่ตรงไปตรงมา:
การควบคุม DSP / FPGA → เครื่องส่งแสง → สายไฟฟ้าแสง → เครื่องรับแสง → วงจรขับประตู → โมดูลพลังงาน IGBT
ในโครงสร้างนี้ สายไฟเบอร์ไม่ใช่แค่สายส่ง มันคือสื่อที่สร้างการแยกไฟฟ้าทางกายภาพ ระหว่างตัวควบคุมและระยะสลับการเลือกไฟเบอร์ มีผลต่อความสมบูรณ์แบบของสัญญาณโดยตรง, ความสม่ําเสมอของเวลา, ความคุ้มกัน EMI และความน่าเชื่อถือในสนามในระยะยาว
เมื่อสัญญาณข้ามอุปสรรคทางแสง การทํางานของสายไฟเบอร์ กลายเป็นส่วนหนึ่ง ของการออกแบบระบบขับเองหรือความรุนแรงทางไฟฟ้ารอบหน้า, ปฏิทินการแยกแยกอาจยังคงมีอยู่ แต่ความมั่นคงทางการปฏิบัติของสัญญาณการขับเคลื่อนประตูอาจได้รับผลกระทบนั่นเป็นเหตุผลว่าทําไมการเลือกเส้นใยในแอปพลิเคชั่นนี้ควรถูกพิจารณาเป็นการตัดสินใจด้านวิศวกรรมไม่เป็นตัวเลือกการเชื่อมต่อทั่วไป
สถาปัตยกรรมไดรเวอร์ประตู IGBT ที่แยกจากไฟเบอร์แบบปกติ
ระบบแปลงพลังงานสูงวางความเครียดที่ไม่ธรรมดาบนอินเตอร์เฟซสัญญาณ ระยะพลังงานสามารถเปลี่ยนในสภาพแวดล้อมที่มี dv / dt สูงมาก, EMI แรง, และการรบกวนแบบทั่วไปที่สําคัญในขณะเดียวกันวงจรควบคุมต้องรักษาความแม่นยําของสัญญาณและเวลาที่คาดเดาได้
ในกรณีนี้ แนวทางการแยกทางไฟฟ้าแบบดั้งเดิม เช่น ออปโตคัพเลอร์ หรือ IC ไดรเวอร์แยกตัวอาจไม่ใช่คําตอบที่แข็งแรงที่สุดในสภาพความดันกลางและสูงเสมอไปดังนั้นการแยกไฟเบอร์ออปติกจึงกลายเป็นวิธีการที่พิสูจน์ในการออกแบบที่ให้ความสําคัญกับการแยกไฟฟ้าทางกายภาพ, ความต้านทานเสียงที่แข็งแกร่ง และการทํางานที่น่าเชื่อถือตลอดเวลา
เป้าหมายการออกแบบไม่ใช่แค่ความดันแยก แต่ยังเป็นความสามารถในการรักษาความสม่ําเสมอในการสลับและความรู้สึกที่ไม่จําเป็นต่อสภาพการติดตั้ง.
หลักการแยกทางแสงระหว่างด้านควบคุมและด้านพลังงาน
สายเชื่อมประตู-คนขับแบบแยกจากไฟเบอร์ มีแนวคิดที่เรียบง่าย แต่แต่ละขั้นตอนมีบทบาทที่แตกต่างกัน
เครื่องควบคุม DSP หรือ FPGA สร้างคําสั่งการสวิทช์ เครื่องส่งแสงแปลงสัญญาณไฟฟ้านั้นเป็นรูปแบบทางออนไลน์ สายใยออนไลน์จะนําสัญญาณข้ามเขตแยกเครื่องรับแสงแปลงสัญญาณแสงกลับเป็นไฟฟ้า, ซึ่งจะให้พลังงานกับวงจรขับประตู และในที่สุดก็ควบคุมโมดูลพลังงาน IGBT
สถาปัตยกรรมนี้ทําให้สายไฟฟ้าเป็นส่วนหนึ่งของโซ่ควบคุมที่ใช้งานได้ ไม่ใช่แค่ชั้นแยกตัวช่วยสายใยสื่อต้องสอดคล้องกับความต้องการจริงของการใช้งาน: ระยะทางสั้นการควบคุมสัญญาณ การแยกไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง พฤติกรรมเวลาที่มั่นคง และการประกอบอุตสาหกรรมที่ใช้ได้
ในการใช้งาน IGBT การขับขี่ประตู สัญญาณมักจะส่งผ่านระยะทางสั้นและมักจะอยู่ในช่วง kHz ถึง low-MHzซึ่งเปลี่ยนความสําคัญของการออกแบบจากความกว้างแบนด์วิทของระดับการสื่อสาร และไปสู่คําถามที่เกี่ยวข้องกับการใช้งาน: พื้นที่แสงมั่นคง มั่นคง และเพียงพอสําหรับสัญญาณควบคุมที่ต้องการหรือไม่
ด้วยเหตุผลนั้นสายใยแสงพลาสติก (POF)ปัจจุบันข้อมูลการเชื่อม POF ในอุตสาหกรรมที่ตีพิมพ์แสดงให้เห็นถึงผลงานที่สูงกว่าความต้องการของเชื่อมต่อการควบคุมเกตเกต-ดਰਾਈเวอร์สั้น10 MHz × 100 mใน650 nm, รวมถึงครอบครัวเชื่อมโยงระยะสั้นที่ตั้งDC ถึง 12 MBdกว่าถึง50 เมตรด้วย1 มิลลิเมตรข้อมูลการเชื่อมโยงผู้จําหน่ายที่ตีพิมพ์1 มิลลิเมตรในระยะทางที่สั้นกว่า ซึ่งยกระดับข้อสรุปทางวิศวกรรมเดียวกัน: ความต้องการความกว้างแบนด์เบดของลิ้งก์เกต-ไดรเวอร์ IGBT แบบปกติมักจะไม่เป็นสิ่งที่จํากัด POF ในการใช้งานนี้
สิ่งที่สําคัญมากกว่าในกรณีการใช้งานนี้ คือการส่งสัญญาณที่มั่นคง ผ่านกั้นความแยกกัน ความคุ้มกันต่อเสียงเสียงไฟฟ้าที่แข็งแกร่งสายพัดแสงไม่จําเป็นต้องประพฤติเหมือนกระดูกสันหลังโทรคมนาคมมันต้องทําตัวเหมือนสายควบคุมอุตสาหกรรมที่น่าเชื่อถือ
นั่นเป็นจุดที่ POF กลายเป็นที่น่าดึงดูด ความคัดเลือกของมันและการประกอบที่เชิงปฏิบัติการ แทนที่จะถึงความกว้างขวางสูงสุดหรืออัตราการส่งข้อมูลสูงสุด.
POF เป็นสื่อการส่งไฟฟ้าแบบดียิเลคทริกเต็ม ดังนั้นมันจึงไม่นําเส้นทางการนําผ่านเส้นจํากัดการแยกซึ่งช่วยกําจัดการนําทางวงจรพื้นดินผ่านสื่อสัญญาณเอง และเพิ่มความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่หนัก EMI ที่พบในระบบแปลงความแรงสูง.
สําหรับการแยกเกต-ไดรเวอร์ นี่ไม่ใช่ผลประโยชน์ทางทฤษฎี มันสนับสนุนการส่งสัญญาณที่สะอาดขึ้นโดยตรงในระบบที่มีเสียงกระแทกแบบปกติ ความเครียดระยะสั้นและการแยกเขตไฟฟ้า เป็นปัญหาหลักของการออกแบบ.
หนึ่งในข้อดีทางการปฏิบัติที่สําคัญที่สุดของ POF คือแกนออปติกขนาดใหญ่0.5 mm ถึง 1.0 mmระยะที่ใหญ่กว่าขนาดแกนที่เกี่ยวข้องกับเส้นใยแก้วในสายการเชื่อมต่อแบบข้อมูลเส้นทางออปติกขนาดใหญ่นั้น ช่วยลดความรู้สึกในการปรับตัว และช่วยให้การติดตั้งมีความสม่ําเสมอในอุปกรณ์อุตสาหกรรมจริง.
โรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปPOF ประเภท 1 mmการออกแบบยังรวมเส้นทางทางแสงขนาดใหญ่กับช่องเปิดจํานวนสูง ซึ่งเพิ่มความอดทนในการเชื่อมต่อมากขึ้นทนความสั่นสะเทือนและการทํางานได้ดีขึ้น, และไม่ค่อยจะทําให้การปรับตรงทางแสงที่แม่นยําเป็นภาระในการผลิต
POF หัวหินขนาดใหญ่และความอดทนต่อการสอดคล้องสูง
สัญญาณประตู IGBT ปกติจะส่งผ่านระยะทางสั้นภายในอุปกรณ์หรือระหว่างส่วนควบคุมและพลังงานใกล้เคียง. กรณีการใช้งานนั้นตรงกันตามธรรมชาติกับ POF.สื่อให้ความกว้างแบนด์วิธเพียงพอ, พฤติกรรมความอ่อนแอที่มั่นคง และความรู้สึกในการติดตั้งที่ต่ํา โดยไม่จําเป็นต้องใช้ออฟติกส์ระดับการสื่อสารหรือการชําระเงินที่ซับซ้อน
เหตุผลนี้ทําให้การเลือก POF ในการเชื่อมต่อแยกประตู-คนขับไม่ควรมองว่าเป็นการเสี่ยงมันมักเป็นตัวเลือกที่ออป্টিมาสต์สําหรับการใช้งาน เพราะมันตรงกับโปรไฟล์สัญญาณจริงมากกว่าสื่อที่เลือกโดยหลักการสําหรับความกว้างขวางที่ยาวนานกว่าหรือความเร็วของข้อมูลที่สูงกว่ามาก.
POF เกรดอุตสาหกรรมเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังทางไฟฟ้าและที่ต้องการทางเครื่องจักร.-40°C ถึง +85°Cความทนทานต่อความชื้น น้ํามัน และฝุ่น และความมั่นคงทางแสงในระยะยาว
สําหรับตู้แปลง เครื่องขับเคลื่อน และอุปกรณ์อุตสาหกรรมอื่นๆ ความแข็งแกร่งนั้นสําคัญมากเท่าความสามารถในการส่งสัญญาณสายเชื่อมที่ในทฤษฎีมีความเร็ว แต่มีความละเอียดชําระทางเครื่องจักร สามารถสร้างความเสี่ยงในรอบชีวิตมากกว่าสายเชื่อมที่มีความเร็วต่ํา แต่มีความมั่นคงสูงในจริง.
ข้อดีในเรื่องค่าใช้จ่ายของ POF ไม่ใช่แค่เกี่ยวกับราคาเคเบิล ส่วนใหญ่ของมูลค่ามาจากการประมวลผลที่ง่ายขึ้น การปิดง่ายขึ้น และความรู้สึกในการประกอบที่ต่ํากว่าซึ่งสามารถลดความพยายามในการติดตั้ง, ลดความเสี่ยงของความผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับการปรับสภาพ และทําให้การเปลี่ยนหรือการดูแลสนามง่ายขึ้น1 มิลลิเมตรด้วยการเชื่อมต่อระยะสั้นที่ราคาถูก และตัดง่าย
เพราะฉะนั้นค่านิยมค่าใช้จ่ายควรถูกประเมินในระดับระบบ เมื่อประเมินประสิทธิภาพการประกอบ การบํารุงรักษา และความน่าเชื่อถือในวงจรชีวิตPOF สามารถประหยัดกว่าการเปรียบเทียบที่แคบขึ้นอยู่กับราคาสายไฟฟ้าที่ไม่ใช้อากาศ.
การเปรียบเทียบระหว่าง POF และเส้นใยแก้วในแอพพลิเคชั่นนี้ควรพึ่งพาการออกแบบที่เหมาะสม ไม่ใช่การสมมุติฐานทั่วไปว่าสื่อที่มีประสิทธิภาพสูงกว่านั้นคือตัวเลือกที่ดีกว่าเสมอ
| จุดเทียบ | POF | กระจก / HCS |
|---|---|---|
| ขนาดแกน | ขนาดใหญ่ โดยทั่วไป 0.5~1.0 มม | เล็กกว่ามาก |
| ความละเอียดการจัดอันดับ | สูง | ล่าง |
| ความแข็งแรงของอุปกรณ์ | แข็งแรงในสภาพการประกอบที่ยากลําบาก | มีความรู้สึกมากขึ้น |
| โปรไฟล์ระยะที่เหมาะสมที่สุด | สายควบคุมสั้น | สายเชื่อมที่ยาวกว่า |
| โลจิกการเลือก | การแยกแยก ความแข็งแรง การประกอบง่าย | ระยะทางและความอ่อนแอต่ํากว่า |
สําหรับสายเชื่อมประตู-คนขับที่สั้นและเน้นการแยกแยก POF ปกติมีความเหมาะสมทางการปฏิบัติที่แข็งแกร่งกว่า เพราะมันให้ความอดทนที่ใหญ่กว่า การจัดการที่ง่ายกว่าและประสิทธิภาพที่เพียงพอแล้วสําหรับความต้องการสัญญาณ.
ในขณะเดียวกัน, โลจิกการคัดเลือกไม่ควร overstretched.1 มิลลิเมตรมีประสิทธิภาพสูงในการเชื่อมต่อสั้นHCS/ซิลิก้าขยายไปเรื่อย ๆ เมื่อความต้องการความกว้างและอัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นเพราะการลดความสําคัญยิ่งขึ้น ซึ่งไม่ทําให้กรณีวิศวกรรมของ POF ในการแยกเกต-ไดรเวอร์อ่อนแอลงมันแค่กําหนดขอบเขตของคําแนะนําให้ชัดเจนกว่า.
POF vs Glass / HCS สําหรับ IGBT Gate Driver Isolation
สถานการณ์การใช้งานที่เกี่ยวข้องมากที่สุดคือ สถานการณ์ที่กําหนดไว้แล้วด้วยความเครียดไฟฟ้าที่รุนแรงและความต้องการในการแยกแยกที่แข็งแกร่ง
ระบบ SVG / STATCOM ความดันสูง
เครื่อง VFD ความดันสูงและเครื่องเปิดอ่อน
เครื่องเก็บพลังงาน PCS และเครื่องแปลงพลังงานที่เกิดจากแหล่งที่นวัตกรรมได้
เครื่องส่งไฟฟ้า DC ที่ยืดหยุ่นและอิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่เชื่อมต่อกับเครือ
สิ่งที่ระบบเหล่านี้มีส่วนร่วม ไม่ใช่ทอปโลยีเดียว แต่เป็นความกดดันในด้านวิศวกรรมที่เหมือนกัน การแยกแยกไฟฟ้าและความคาดหวังความน่าเชื่อถือในระยะยาว.
ปริมาตรเทคนิคที่แนะนําสําหรับ POF Gate Driver Link
สําหรับประเภทการใช้งานนี้ ช่วงเวลาทางเทคนิคที่แนะนําสามารถสรุปได้ดังนี้:
| ปริมาตร | ค่าแนะนํา |
|---|---|
| ประเภทเส้นใย | สายใยทางแสงพลาสติกประเภทอุตสาหกรรม (POF) |
| กว้างของแกน | 0.75 มิลลิเมตร / 1.0 มิลลิเมตร |
| ความยาวคลื่น | 650 nm (แสงสีแดง) |
| ระยะทางส่ง | 1 ′′ 50 เมตร |
| อุณหภูมิการทํางาน | -40°C ถึง +85°C |
| อายุการใช้งาน | ≥ 20 ปี |
รายการ650 nmแนะนําไม่ได้สุ่ม มันคือศูนย์กลางธรรมชาติของพื้นที่การออกแบบนี้เพราะการตีพิมพ์อุตสาหกรรม POF สายเคเบิลและส่วนประกอบเชื่อมโยง650~660 nmหน้าต่างไฟแดง นั่นทําให้650 nmตัวเลือกการทํางานที่ธรรมชาติที่สุดสําหรับสายควบคุม POF อุตสาหกรรมสั้นของชนิดนี้
ที่ POF เหมาะสมและที่กระจก / HCS กลายเป็นที่น่าสนใจมากขึ้น
POF มีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษเมื่อเป้าหมายของการออกแบบคือการขนสัญญาณควบคุมให้สะอาดผ่านอุปสรรคแยกผ่านระยะทางสั้นในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงเสียงไฟฟ้ามันทํางานได้ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณค่าโครงการ:
การกันไฟฟ้าอย่างแข็งแรง
ความต้านทาน EMI ที่สูง
พฤติกรรมการจับเวลาระยะสั้นที่มั่นคง
ความอดทนในการติดตั้งที่กว้างขวาง
การประกอบอุตสาหกรรมเชิงปฏิบัติการ
การผสมผสานนี้ตรงกับความต้องการจริงของหลาย IGBT ช่องเชื่อมประตู-คนขับ
คําแนะนําสําหรับ POF ในบทความนี้ควรอ่านเป็นการเลือกวิศวกรรมระยะสั้น เน้นการแยกแยก และมุ่งหน้าความแข็งแกร่งไม่ใช่กฎการเชื่อมต่อทางแสงทั่วไป
เมื่อระยะทางเชื่อมต่อเพิ่มขึ้นหรือความคาดหวังในอัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นอย่างมาก การทุ่มเทจะเปลี่ยนแปลงHCS/ซิลิก้าโดยทั่วไปจะเป็นที่น่าสนใจมากขึ้นเมื่อความกว้างขวางเติบโต เพราะความอ่อนแอต่ํากว่าสําคัญมากขึ้นในส่วนที่พื้นที่การออกแบบการเปลี่ยนแปลงในเงื่อนไขขอบเขตไม่ลดค่าของ POFมันแค่ยืนยันว่า POF มีความแข็งแกร่งที่สุด ภายในช่องที่มันเหมาะสมตามธรรมชาติ
การเลือกPOFสําหรับการแยกตัวผู้ขับประตู IGBTมันไม่ใช่การตัดสินใจแบบสํารอง มันเป็นการเลือกทางวิศวกรรม ที่สร้างขึ้นโดยใช้หลักการของการใช้งาน: การแยกกันไฟฟ้าความอดทนทางกล, การผลิต และความน่าเชื่อถือในระยะยาว
ในระบบอิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ทันสมัย ความสําคัญเหล่านี้มักจะสําคัญกว่าการไล่ล่าความกว้างแบนด์วิทที่ไม่จําเป็น เมื่อการเชื่อมโยงสั้น สิ่งแวดล้อมก็ยากและรั้วแยกต้องมีความน่าเชื่อถือตลอดเวลา, POF ไม่เพียงแต่ยอมรับ มันมักจะเป็นทางออกทางวิศวกรรมที่ธรรมชาติกว่า
ใช่ครับ ในสายเชื่อมแยกเกต-ไดรเวอร์ทั่วไป ความต้องการสัญญาณต่ํากว่ามากสาย POF ระยะสั้นสามารถจัดการกับโปรไฟล์การจดหมาย kHz ถึง low-MHz ที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานนี้ได้อย่างสะดวก.
เนื่องจากการตัดสินใจไม่ได้เกี่ยวกับผลงานทางออนไลน์เพียงอย่างเดียว ในสายเชื่อมแยกที่สั้น POF มักจะนําเสนอความอดทนการประกอบที่ดีกว่า การจัดการที่ง่ายดายและสมดุลความแข็งแกร่งและค่าใช้จ่ายที่เชิงปฏิบัติการมากขึ้น.ตัวเลือกบนพื้นฐานของกระจกจะกลายเป็นที่น่าสนใจมากขึ้น เมื่อความยาวของความกว้างหรือการถ่ายส่งความเร็วสูงขึ้นกลายเป็นแรงขับเคลื่อนการออกแบบหลัก
หน้าต่างการออกแบบที่ใช้ได้1 ถึง 50 เมตร, ซึ่งตรงกับธรรมชาติสั้นของส่วนใหญ่ของทางแยกประตู-คนขับ1 มิลลิเมตรการเชื่อมข้อมูล
การเลือกทั่วไปคือ650 nmข้อมูลในสาย POF อุตสาหกรรมและส่วนประกอบที่ตีพิมพ์โดยเนื่องจาก650~660 nmหน้าต่าง
มันมีความสําคัญมากที่สุดในระบบ เช่น เครื่องขับเคลื่อนแรงดันสูง อุปกรณ์ SVG/STATCOM, PCS ที่เก็บพลังงาน, เครื่องแปลงพลังงานที่เกิดใหม่และระบบไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่นแบบ DC หรือระบบไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่น ๆ ที่คุณภาพการแยกและความแข็งแกร่งต่อเสียงมีความสําคัญ.
POF ช่วยเพราะมันเป็นสื่อแบบดียิเลคทริก และไม่สร้างเส้นทางสัญญาณที่นําผ่านขอบเขตการแยก ซึ่งทําให้มันเหมาะสมสําหรับระบบแปลงที่ EMI เสียงแบบทั่วไปและการแยกไฟฟ้าเป็นปัญหาสําคัญในการออกแบบ.
