কম-স্ট্রে-ইন্ডাকট্যান্স হাই-ঘনত্বের স্ট্যাকড বাসবার এবং উচ্চ-পাওয়ার পাওয়ার ইলেক্ট্রনিক সিস্টেমে তাদের প্রয়োগের বিশ্লেষণ

 

নতুন শক্তির যানবাহন, শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা, রেল পরিবহন, শিল্প অটোমেশন, এবং স্মার্ট গ্রিড প্রযুক্তির অগ্রগতির দ্বারা চালিত, উচ্চ-শক্তি পাওয়ার ইলেকট্রনিক সরঞ্জাম উচ্চ ভোল্টেজ, উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ শক্তি ঘনত্বের দিকে বিকশিত হচ্ছে৷ এই প্রক্রিয়ায়, পরবর্তী-জেনারেশন ওয়াইড-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলি-সিলিকন কার্বাইড (SiC) দ্বারা উদাহরণ- ধীরে ধীরে প্রথাগত সিলিকন-ভিত্তিক আইজিবিটি প্রতিস্থাপন করছে, যা সিস্টেমের কার্যকারিতা এবং ইকুইপমেন্টের সাইজ বাড়ানোর জন্য একটি মূল প্রযুক্তিগত পথ হিসেবে কাজ করছে৷

 

প্রথাগত সিলিকন উপকরণের তুলনায়, SiC সেমিকন্ডাক্টরগুলি একটি বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ, একটি উচ্চতর গুরুত্বপূর্ণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র, কম পরিবাহী ক্ষতি এবং উচ্চতর উচ্চ-তাপমাত্রার কার্যকারিতা প্রদান করে। এই সুবিধাগুলি SiC MOSFET-গুলিকে উচ্চতর সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করতে সক্ষম করে যখন চৌম্বকীয় উপাদান এবং তাপ ব্যবস্থাপনা কাঠামোর আকার হ্রাস করার অনুমতি দেয়, যার ফলে সামগ্রিক শক্তি ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়।

 

যাইহোক, উচ্চ -গতি পরিবর্তন করার ক্ষমতা নতুন ইঞ্জিনিয়ারিং চ্যালেঞ্জগুলিও প্রবর্তন করে৷ পাওয়ার ডিভাইসগুলির পরিবর্তনের গতি বৃদ্ধির সাথে সাথে বর্তমান পরিবর্তনের হার (di/dt) এবং ভোল্টেজ (dv/dt) উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। এই অবস্থার অধীনে, পাওয়ার লুপের মধ্যে অনিবার্য পরজীবী পরামিতিগুলি-সবচেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে স্ট্রে ইনডাক্টেন্স-সিস্টেম কর্মক্ষমতার উপর যথেষ্ট প্রভাব ফেলে।

 

উচ্চ -গতির স্যুইচিংয়ের সময়, স্ট্রে ইনডাক্ট্যান্স সম্পর্ক অনুসারে ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজ স্পাইক তৈরি করে:

 

V=L × di/dt

 

যখন কারেন্ট দ্রুত পরিবর্তিত হয়, এমনকি এক মিনিটের পরিমাণ স্ট্রে ইন্ডাকট্যান্স দশ ভোল্ট বা তার বেশি ভোল্টেজ ওভারশুট তৈরি করতে পারে। এই ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজগুলি কেবল পাওয়ার ডিভাইসগুলিতে ভোল্টেজের চাপ বাড়ায় না তবে ডিভাইসগুলিকে তাদের নিরাপদ অপারেটিং এরিয়া (SOA) এর বাইরেও ঠেলে দিতে পারে, যার ফলে সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতার সাথে আপস করে।

 

ফলস্বরূপ, আধুনিক উচ্চ-পাওয়ার কনভার্সন সিস্টেমে, পাওয়ার লুপ স্ট্রে ইনডাকট্যান্স কমিয়ে আনা কার্যকারিতা বৃদ্ধি, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ইন্টারফারেন্স (EMI) কর্মক্ষমতা উন্নত করা এবং সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের নিরাপদ অপারেশন নিশ্চিত করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ ডিজাইনের উদ্দেশ্য হয়ে উঠেছে।

 

 

 

স্ট্রে ইন্ডাকট্যান্স একটি একক, বিযুক্ত উপাদান দ্বারা উত্পন্ন একটি প্যারামিটার নয়; বরং, এটি সমগ্র বর্তমান লুপের যৌথ জ্যামিতির ফলাফল। এটি প্রাথমিকভাবে কন্ডাক্টরদের নিজেদের প্রবর্তন, সেইসাথে সংযোগ টার্মিনাল, তার, PCB ট্রেস, অভ্যন্তরীণ পাওয়ার মডিউল প্যাকেজিং এবং বাসবার আন্তঃসংযোগ কাঠামো থেকে উদ্ভূত হয়।

 

প্রথাগত পাওয়ার সিস্টেমে স্ট্যান্ডার্ড কপার বাসবার বা তারের জোতা ব্যবহার করে, প্রায়ই ইতিবাচক এবং নেতিবাচক বর্তমান পাথগুলির মধ্যে উল্লেখযোগ্য স্থানিক বিচ্ছেদ থাকে, যা বর্তমান লুপের ক্ষেত্রফলকে বৃদ্ধি করে। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিজমের নীতি অনুসারে, লুপ এলাকা যত বড় হবে, উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিসর তত বেশি হবে এবং সংশ্লিষ্ট পরজীবী আবেশ তত বেশি হবে।

 

উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পাওয়ার ইলেকট্রনিক সিস্টেমে, কারেন্ট কেবল পরিবাহীর দৈর্ঘ্য বরাবর প্রবাহিত হয় না; পরিবর্তে, এটি আশেপাশের স্থান জুড়ে একটি জটিল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড ডিস্ট্রিবিউশন তৈরি করে। তাই, বিপথগামী ইন্ডাকট্যান্স কমানোর চাবিকাঠি শুধুমাত্র তামার বাসবারের পুরুত্ব বাড়ানোর মধ্যে নয়, বরং বর্তমান পথকে অপ্টিমাইজ করা-ধনাত্মক এবং নেতিবাচক সার্কিট লুপগুলিকে যতটা সম্ভব কাছাকাছি নিয়ে আসা এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি সঞ্চয় করা হয় এমন অঞ্চলগুলিকে ন্যূনতম করা।

 

এটি একটি প্রাথমিক কারণ কেন উচ্চ-ঘনত্বের স্তরিত বাসবারগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়৷

 

 

একটি স্তরিত বাসবার হল একটি উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন আন্তঃসংযোগ কাঠামো যা পরিবাহী উপাদানের একাধিক স্তরকে অন্তরক মিডিয়ার সাথে একত্রিত করে গঠিত হয়। সাধারণত, এতে উচ্চ পরিবাহী উপাদান রয়েছে-যেমন তামা বা অ্যালুমিনিয়াম-পরিবাহী স্তর হিসেবে, যা উত্তাপক পদার্থ দ্বারা পৃথক করা হয় যা চমৎকার অস্তরক শক্তি এবং যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা প্রদান করে; হট প্রেসিং, আঠালো বন্ধন বা ল্যামিনেশনের মতো প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পুরো সমাবেশটি একটি ঐক্যবদ্ধ কাঠামোতে আবদ্ধ হয়।

 

প্রথাগত একক-স্তর কপার বাসবারগুলির তুলনায়, স্তরিত কাঠামোর সবচেয়ে বড় সুবিধা হল ইতিবাচক এবং নেতিবাচক বর্তমান পাথগুলির মধ্যে উচ্চ মাত্রার ওভারল্যাপ অর্জন করার ক্ষমতা।

 

যখন বিপরীত দিকে প্রবাহিত স্রোত সংলগ্ন কন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে যায়, তখন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড বাতিলকরণের নীতিটি প্রযোজ্য হয়: দুটি স্রোত দ্বারা উত্পন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র একে অপরের বিরোধিতা করে, কার্যকরভাবে বর্তমান লুপ দ্বারা উত্পাদিত মোট চৌম্বকীয় প্রবাহকে কমিয়ে দেয় এবং এর ফলে সিস্টেমের সমতুল্য আবেশ কমায়।

 

ফলস্বরূপ, একটি স্তরিত বাসবার কেবল একটি যান্ত্রিক সংযোগ উপাদানের চেয়ে বেশি; এটি একটি সমালোচনামূলক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক কাঠামো যা পাওয়ার ইলেকট্রনিক সিস্টেমের গতিশীল কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে।

 

উচ্চ-পাওয়ার ইনভার্টার, এনার্জি স্টোরেজ কনভার্টার, এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল পাওয়ার সাপ্লাই ইকুইপমেন্টে, কম-ইন্ডাকট্যান্স ডিজাইন বাসবার স্ট্রাকচার অপ্টিমাইজ করার জন্য একটি মূল মেট্রিক হয়ে উঠেছে। উদাহরণ স্বরূপ, কিছু উচ্চ-গতির স্যুইচিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা ল্যামিনেটেড বাসবারগুলির প্রয়োজন হয়-যেমন পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভে (ভিএফডি)-দ্রুত প্রতিক্রিয়া এবং কম-ক্ষতির অপারেশনের জন্য সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে।

 

 

 

ইলেকট্রনিক সরঞ্জামগুলির একীকরণের স্তর বৃদ্ধির সাথে সাথে, স্তরিত বাসবারগুলি ঐতিহ্যগত শিল্প পাওয়ার সাপ্লাই সেক্টরের বাইরে বিভিন্ন উচ্চ-শক্তি প্রয়োগের ক্ষেত্রে প্রসারিত হয়েছে৷

 

উদাহরণস্বরূপ, সার্ভার, টেলিকমিউনিকেশন সরঞ্জাম এবং ডেটা সেন্টারে পাওয়ার সিস্টেমের জন্য ট্রান্সমিশন লস কমানোর জন্য অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য পাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশন স্ট্রাকচার প্রয়োজন। তদনুসারে, স্তরিত বাসবারগুলি উচ্চ-ঘনত্বের কম্পিউটিং সরঞ্জামের মধ্যে-যেমন সুপার কম্পিউটার সার্কিট বোর্ড বা ব্যাকপ্লেনে- উচ্চ গতির কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের জন্য স্থিতিশীল পাওয়ার ডেলিভারি নিশ্চিত করতে নিযুক্ত করা হয়।

 

টেলিকমিউনিকেশন অবকাঠামোর ক্ষেত্রে, উচ্চ-পাওয়ার বেস স্টেশন সরঞ্জামগুলিও কমপ্যাক্ট, দক্ষ পাওয়ার সংযোগ সমাধানের দাবি করে; স্তরিত বাসবারগুলি কার্যকরভাবে স্থান সম্পর্কিত সীমাবদ্ধতা এবং সেলুলার বেস স্টেশন পাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশনে ক্রমাগত অপারেশনের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

 

অধিকন্তু, বড়-স্কেল পাওয়ার সিস্টেমে, স্তরিত বাসবারগুলি মডুলার পাওয়ার আর্কিটেকচারে ব্যবহার করা হয়-যেমনপাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশন ইউনিট (PDU) বাসবারকাঠামোগুলি-একাধিক পাওয়ার মডিউলের মধ্যে কম-সংযোগ কমানোর সুবিধার্থে এবং সামগ্রিক সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা বাড়াতে।