Wie können Dioden die Kosten-effektivität von Kommunikationsgeräten verbessern?

1, Materialrevolution: Neugestaltung der Energieeffizienz-Benchmarks mit Geräten mit großer Bandlücke
Die Leistungsbeschränkungen herkömmlicher siliziumbasierter Dioden in Hochspannungs-, Hochfrequenz- und Hochtemperaturszenarien werden durch Materialien mit großer Bandlücke wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) völlig neu definiert. Am Beispiel des Leistungsmoduls von 5G-Basisstationen wird durch den Ersatz herkömmlicher Silizium-Gleichrichterdioden durch SiC-Schottky-Dioden der Durchlassspannungsabfall von 0,7 V auf 0,3 V und der Einzelröhrenverlust um 4 W bei 10 A Strom reduziert. In Kombination mit der Synchrongleichrichtertechnologie kann der Leistungswirkungsgrad über 96 % liegen. Laut tatsächlichen Testdaten eines bestimmten Betreibers kann der Einsatz von SiC-Dioden in einer bestimmten 48-V-/12-V-Kommunikationsstromversorgung über 120.000 Yuan an jährlichen Stromrechnungen einsparen. Gleichzeitig wird durch die um 40 Grad niedrigere Sperrschichttemperatur die Modullebensdauer um das Dreifache verlängert und die Wartungskosten um 60 % gesenkt.
Im Bereich des HF-Frontends ermöglicht das Integrationsschema von GaN-HEMT (High Electron Mobility Transistor) und Schottky-Diode, dass die 5G-Millimeterwellen-Phased-Array-Antenne eine Ausgangsleistungssteigerung von 10 dBm im 24-48-GHz-Frequenzband erzielt und gleichzeitig die Rauschzahl auf 3,5 dB kontrolliert. Nach der Einführung dieser Technologie in einer bestimmten Art von 64T64R Massive MIMO-Basisstation wird der Abdeckungsradius um 15 % erweitert, die Benutzerkapazität einer einzelnen Basisstation wird um 40 % erhöht und die Kosten des HF-Moduls werden nur um 8 % erhöht, was erhebliche Kosteneffizienzvorteile demonstriert.
2, Schaltungsrekonstruktion: Durchbruch in der Synchrongleichrichtung und der intelligenten Kompensationstechnologie
Der feste Spannungsabfallverlust herkömmlicher Diodengleichrichterschaltungen wird durch die Synchrongleichrichtertechnologie aufgehoben. Durch den Ersatz von Dioden durch MOSFETs und deren Kombination mit adaptiven Gate-Treiberchips ist eine dynamische Anpassung des Einschaltwiderstands möglich<5m Ω can be achieved. A certain type of AI server power supply adopts a synchronous rectification scheme controlled by LTC4359, with a voltage drop of only 56mV at 3A current and a full load efficiency of 98.5%, which is 6 percentage points higher than the traditional silicon diode scheme. More importantly, this technology reduces the size of power modules by 40%, creating conditions for increasing the density of data center cabinets. The computing power density of a single cabinet exceeds 50PFLOPS, and the unit computing power consumption is reduced to 0.1W/GFLOPS.
Im Szenario der fotoelektrischen Umwandlung wird das Temperaturdriftproblem des Diodenspannungsabfalls durch ein intelligentes Kompensationsnetzwerk beseitigt. Eine bestimmte Art von U-Boot-Glasfaserkabel-Repeater verwendet einen Temperatursensor AT40QL022 und ein Spannungsteiler-Widerstandsnetzwerk, wodurch die Vorspannung der Fotodiode (PD) schwankt<0.05V within the temperature range of -40 ℃ to+85 ℃, and improves the stability of the receiving sensitivity by 0.3dB. This improvement extends the repeater spacing from 80km to 100km, reduces the number of repeaters for a single transoceanic fiber optic cable by 20%, and reduces the construction cost by 120 million US dollars per thousand kilometers.
3, Systemzusammenarbeit: Verteilte Architektur und Optimierung digitaler Zwillinge
Das Stromversorgungssystem großer Rechenzentren entwickelt sich von einer zentralisierten zu einer verteilten Architektur. Der 48-V-Gleichstrombus wurde in Verbindung mit verteilten Stromversorgungsmodulen (PSU) entwickelt, um die Gleichrichterverbindung näher an den Lastpunkt zu bringen. Nach der Einführung dieser Architektur reduzierte eine bestimmte Art von Supercomputerzentrum die Verluste bei der Fernübertragung um 75 % und erreichte mit dem Synchrongleichrichter-Netzteil einen Gesamtenergiewirkungsgrad von 94,2 %, was 7 Prozentpunkte höher ist als bei der herkömmlichen 400-V-Wechselstromarchitektur. Bemerkenswerter ist, dass die verteilte Architektur den unabhängigen Austausch von Netzteilmodulen ermöglicht, wodurch die Wartungszeit von Stunden auf Minuten verkürzt und über 2 Millionen Yuan an jährlichen Wartungskosten eingespart werden.
Die digitale Zwillingstechnologie verändert den Prozess der Diodenauswahl. Die Simulationsplattform ADI LTspice kann in Kombination mit dem neuronalen Netzwerkalgorithmus LSTM die Verteilung von Diodenverlusten unter verschiedenen Betriebsbedingungen vorhersagen. Das Leistungsdesign einer bestimmten Art von 5G-Basisstation optimiert die Geräteauswahl durch diese Technologie und reduziert die Gesamtverluste um 18 % und die Wartungskosten um 40 % über eine 10-jährige Lebensdauer. Im Bereich der Photovoltaik-Wechselrichter hat die digitale Zwillingstechnologie den Optimierungszyklus der Parameter des Dioden-RC-Absorptionsnetzwerks von Wochen auf Stunden verkürzt und die Entwicklungseffizienz um 80 % verbessert.