အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းစနစ်ပါဝင်သည့် အားသွင်းကိရိယာနည်းပညာ

အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းမှုပါရှိသော အားသွင်းကိရိယာနည်းပညာ

မိုဘိုင်းလ်ဖုန်းများ၊ လက်ပ်တော့များ၊ တက်ဘလက်များ၊ စမတ်နာရီများနှင့် IoT စက်ပစ္စည်းများပင် ကျွန်ုပ်တို့၏ နေ့စဉ်လုပ်ငန်းဆောင်တာများ၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းဖြစ်လာသည့် ခေတ်တွင်၊ မြန်ဆန်ပြီး စွမ်းအင်ချွေတာသော အားသွင်းမှု လိုအပ်ချက်သည် ပိုမိုအရေးတကြီးဖြစ်လာပါသည်။ သို့သော် "မြန်ဆန်ခြင်း" တစ်ခုတည်းဖြင့် မလုံလောက်ပါ။ ခေတ်မီအားသွင်းကိရိယာများသည် အလွန်ထိရောက်မှုရှိရန် လိုအပ်သည်- အပူအဖြစ် စွမ်းအင်ဖြုန်းတီးမှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ခြင်း၊ ဘက်ထရီကျန်းမာရေးကို ထိန်းသိမ်းခြင်း၊ ဘေးကင်းစွာအသုံးပြုရန်နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်အောင် နေထိုင်ခြင်းတို့ဖြစ်သည်။ အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းနည်းပညာသည် ယခုအခါ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများ၊ ပါဝါဆားကစ်ဒီဇိုင်း၊ ဉာဏ်ရည်ထက်မြက်သော ဆက်သွယ်ရေးစံနှုန်းများနှင့် ပိုမိုရှုပ်ထွေးလာသော အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှုတို့ ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် တည်ရှိနေပါသည်။

Ultra-Efficiency ဆိုတာ ဘာကိုဆိုလိုတာလဲ။

ရိုးရိုးလေးပြောရရင် အားသွင်းကိရိယာရဲ့ စွမ်းဆောင်ရည်ဆိုတာ နံရံပလပ်ကနေ ဆွဲယူလိုက်တဲ့ ပါဝါနဲ့ စက်ပစ္စည်းရဲ့ ဘက်ထရီကို တကယ်ပို့ပေးတဲ့ ပါဝါအချိုးပါ။ အပူအဖြစ် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှု ပိုများလေ၊ စွမ်းဆောင်ရည် နိမ့်လေပါပဲ။ အလွန်ထိရောက်တဲ့ အားသွင်းကိရိယာတွေရဲ့ ပစ်မှတ်က-

၁။ မြင့်မားသော ပြောင်းလဲမှု ထိရောက်မှု (အပူနည်းခြင်း)။
၂။ ဘက်ထရီအခြေအနေနှင့် အပူချိန်အလိုက် လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင် အားသွင်းထိန်းချုပ်မှု။
၃။ အန္တရာယ်ရှိသော အတက်အကျမရှိဘဲ တည်ငြိမ်သော မြင့်မားသော ပါဝါ။
၄။ ပိုမိုကျစ်လစ်သော အရွယ်အစားနှင့်အတူ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့်မားခြင်း။
၅။ အီလက်ထရွန်းနစ်စွန့်ပစ်ပစ္စည်း လျှော့ချရန်အတွက် စံသတ်မှတ်ထားသော လိုက်ဖက်ညီမှု။

တစ်နည်းအားဖြင့်ဆိုရသော် အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းခြင်းဆိုသည်မှာ စွမ်းအင်ထိရောက်မှု၊ အမြန်နှုန်း၊ ဘေးကင်းမှုနှင့် ရေရှည်တည်တံ့ခိုင်မြဲမှုတို့ ပေါင်းစပ်ထားခြင်း ဖြစ်သည်။

အားသွင်းကိရိယာ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်- Linear မှ Switching သို့

အစောပိုင်း အားသွင်းကိရိယာများသည် ရိုးရှင်းသော linear regulators များကို မကြာခဏအသုံးပြုလေ့ရှိသော်လည်း အပိုဗို့အားကို အပူအဖြစ် ပျံ့နှံ့စေသောကြောင့် ၎င်းတို့သည် အလဟဿဖြစ်စေခဲ့သည်။ ပါဝါလိုအပ်ချက်များ မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ စက်မှုလုပ်ငန်းသည် switching power supplies (SMPS) ကို ပြောင်းလဲအသုံးပြုခဲ့သည်- transistors များကို လျင်မြန်စွာဖွင့်ပိတ်ပေးသည့် ဗိသုကာလက်ရာများဖြစ်ပြီး inductors/transformers များမှတစ်ဆင့် စွမ်းအင်ကို ပိုမိုထိရောက်စွာ လွှဲပြောင်းပေးနိုင်သည်။ ထိုမှစ၍ နည်းပညာသည် အောက်ပါကဲ့သို့သော ပိုမိုရှုပ်ထွေးသော topologies များအဖြစ် တိုးတက်ပြောင်းလဲလာခဲ့သည်။

– Flyback (သေးငယ်သော အဒက်တာများတွင် အဖြစ်များသည်)။
– Forward၊ LLC ပဲ့တင်ထပ်ပြီး နှင့် quasi-resonant (မြင့်မားသော ပါဝါအတွက် ပိုမိုထိရောက်မှု)။
– တစ်ပြိုင်နက်တည်း ပြုပြင်ခြင်း၊ ပါဝါဆုံးရှုံးမှုများကို လျှော့ချရန် ဒိုင်အိုဒ်များကို MOSFETs ဖြင့် အစားထိုးခြင်း။

LLC ကဲ့သို့သော Resonant topology များသည် အထူးသဖြင့် လက်တော့ပ်များနှင့် multi-port charger များကဲ့သို့ ပါဝါမြင့် charger များတွင် switching losses များကို လျှော့ချရန်နှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန် ကူညီပေးသည်။

GaN နှင့် SiC ၏ ကြီးမားသော အခန်းကဏ္ဍ- နောက်မျိုးဆက် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများ

အားသွင်းကိရိယာများ၏ ကမ္ဘာပေါ်တွင် အကြီးမားဆုံးတိုးတက်မှုများထဲမှတစ်ခုမှာ အထူးသဖြင့် Gallium Nitride (GaN) နှင့် အချို့သောအသုံးချမှုများတွင် Silicon Carbide (SiC) ကဲ့သို့သော semiconductor ပစ္စည်းအသစ်များကို အသုံးပြုခြင်းမှ ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းဖြစ်သည်။ ရိုးရာ silicon-based transistors များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက GaN တွင် အောက်ပါအားသာချက်များရှိသည်။

– switching ပိုမြန်တဲ့အတွက် passive component တွေ (transformers, inductors, capacitors) ကို ပိုသေးငယ်အောင် လုပ်နိုင်ပါတယ်။
- လျှပ်စစ်ဓာတ်အား ဆုံးရှုံးမှု နည်းပါးသောကြောင့် အပူဒဏ် လျော့နည်းပါသည်။
– ပါဝါသိပ်သည်းဆမြင့်မားသောကြောင့် အားသွင်းကိရိယာကို ပိုမိုကျစ်လျစ်သော်လည်း အစွမ်းထက်နေဆဲဖြစ်သည်။

ရလဒ်အနေဖြင့် 65W၊ 100W နှင့် 140W အထိပင် အထွက်ပေးစွမ်းနိုင်သော GaN အားသွင်းကိရိယာများ ပိုမိုသေးငယ်လာစေရန် ခေတ်စားလာပါသည်။ စွမ်းဆောင်ရည် မြင့်တက်လာခြင်းက အားသွင်းခြင်းကို ပိုမိုချွေတာစေရုံသာမက စက်ပစ္စည်းနှင့် အဒက်တာကို ဘေးကင်းသော အပူချိန်တွင် ထားရှိရန်လည်း ကူညီပေးပါသည်။

စမတ်အားသွင်းစံနှုန်းများ- USB ပါဝါပို့ဆောင်မှုနှင့် PPS

ထိရောက်မှုဆိုတာ အစိတ်အပိုင်းတွေတင်မကဘူး၊ အကောင်းဆုံး ဗို့အားနဲ့ လျှပ်စီးကြောင်းကို ချိန်ညှိပေးနိုင်တဲ့ အားသွင်းကိရိယာနဲ့ စက်ပစ္စည်းရဲ့ စွမ်းရည်လည်း ပါဝင်ပါတယ်။ ဒီနေရာမှာ USB Power Delivery (USB-PD) ပါဝင်လာပါတယ်။ USB-PD က စက်ပစ္စည်းတွေကို 5V၊ 9V၊ 15V ဒါမှမဟုတ် 20V လိုမျိုး အကောင်းဆုံး ပါဝါပရိုဖိုင်ကို တောင်းဆိုနိုင်စေပြီး ကြိုးမှာ resistive losses တွေကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင် လျှပ်စီးကြောင်းကို ချိန်ညှိနိုင်ပါတယ်။

ပိုအဆင့်မြင့်တဲ့ PPS (Programmable Power Supply) ကတော့ USB-PD မှာပါဝင်တဲ့ လုပ်ဆောင်ချက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး ဗို့အားကို ပိုမိုချိန်ညှိပေးနိုင်ပါတယ် (အဆင့်လေးတွေ)။ PPS နဲ့ဆိုရင် အားသွင်းကိရိယာက ဘက်ထရီအားသွင်းဆားကစ်ရဲ့ တကယ့်လိုအပ်ချက်နဲ့ ပိုနီးစပ်တဲ့ ဗို့အားကို ပေးပို့နိုင်တာကြောင့် ဖုန်းအတွင်း ပိုမိုထိရောက်တဲ့ ပြောင်းလဲမှုနဲ့ အပူကို လျော့ကျစေပါတယ်။ ခေတ်မီ “အမြန်အားသွင်းခြင်း” နည်းပညာအများစုဟာ ဒီသဘောတရားကို အသုံးပြုပြီး အားသွင်းမှုကို မြန်ဆန်စေဖို့နဲ့ အပူချိန်ကို ထိန်းချုပ်နိုင်ဖို့ အသုံးပြုကြပါတယ်။

အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှု- အမှန်တကယ်ထိရောက်မှု၏သော့ချက်

အားသွင်းကိရိယာတွင် "ဆုံးရှုံးသွားသော" စွမ်းအင်အားလုံးနီးပါးသည် အပူအဖြစ် အဆုံးသတ်သွားသည်။ ထို့ကြောင့် အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းကိရိယာတစ်ခုတွင် အောက်ပါတို့အပါအဝင် ကောင်းမွန်သော အပူချိန်ဒီဇိုင်းရှိရမည်-

- ခုခံမှုနှင့် ပူပြင်းမှုများကို လျှော့ချရန်အတွက် အကောင်းဆုံး PCB အပြင်အဆင်။
- အပူစွန့်ထုတ်ရာတွင် အထောက်အကူပြုသည့် အဖုံးအကာပစ္စည်း။
– အဓိက အစိတ်အပိုင်းများကို စောင့်ကြည့်ပေးသည့် အပူချိန်နှင့် အကာအကွယ် အာရုံခံကိရိယာများ။
- အပူချိန်အလွန်မြင့်မားသောအခါ ပါဝါလျှော့ချခြင်း (derating) algorithm။

အားသွင်းမြန်နှုန်းကို ပါဝါထွက်ရှိမှုကြောင့်မဟုတ်ဘဲ စနစ်၏ အပူကို စီမံခန့်ခွဲနိုင်စွမ်းကြောင့် မကြာခဏ ကန့်သတ်လေ့ရှိသည်။ အပူချိန်မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ ဘက်ထရီသည် ဘေးကင်းရေးအတွက် အဝင်လျှပ်စီးကြောင်းကို လျှော့ချလေ့ရှိသည်။ ထိရောက်သော အားသွင်းကိရိယာသည် အပူလွန်ကဲခြင်းကို ဦးစွာကာကွယ်ပေးပြီး မြန်ဆန်သောအားသွင်းမှုကို ပိုမိုကြာရှည်ခံစေသည်။

ထိရောက်သော Multi-Port အားသွင်းခြင်း

ခေတ်မီအားသွင်းကိရိယာများတွင် စက်ပစ္စည်းများစွာကို တစ်ပြိုင်နက်တည်း အားသွင်းရန်အတွက် port များစွာ (USB-C နှင့် USB-A) ပါရှိလေ့ရှိသည်။ စိန်ခေါ်မှုမှာ စွမ်းဆောင်ရည်ကို သိသိသာသာ လျော့ကျစေခြင်းမရှိဘဲ ပါဝါကို ဉာဏ်ရည်ထက်မြက်စွာ ဖြန့်ဝေရန်ဖြစ်သည်။ အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းကိရိယာများသည် အောက်ပါတို့ကို အကောင်အထည်ဖော်သည်-

– dynamic power allocation၊ အချို့သော devices များကို ဦးစားပေးခြင်း။
– စက်ပစ္စည်းကို ဖြုတ်ထားသည့်အခါ/ပလပ်ထိုးထားသည့်အခါ ဗို့အားကို တည်ငြိမ်စေရန် ဝန်အားထိန်းချုပ်မှု။
- ကေဘယ်လ်နှင့် ပရိုဖိုင် ရှာဖွေနိုင်သောကြောင့် ပံ့ပိုးမထားသော စက်ပစ္စည်းများသို့ ပါဝါကို "အတင်းအကျပ်" မပို့လွှတ်ပါ။

multi-port scenarios များတွင် ထိရောက်မှုသည် ဓာတ်ခွဲခန်း ကိန်းဂဏန်းများသာမက လက်တွေ့ကမ္ဘာအသုံးပြုမှုအတွင်း output တည်ငြိမ်မှုလည်းဖြစ်သည်။

ဘက်ထရီနှင့် အားသွင်းခြင်း အယ်လဂိုရီသမ်များ- CC-CV မှ အဆင့်လိုက်အားသွင်းခြင်းအထိ

စက်ပစ္စည်းများတွင် လီသီယမ်ဘက်ထရီများကို CC-CV (Constant Current – ​​​​Constant Voltage) နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ အားသွင်းလေ့ရှိသည်- အစပိုင်းတွင် မြင့်မားသော constant current ဖြင့်၊ ထို့နောက် အားပြည့်လာသည်နှင့် constant voltage သို့ပြောင်းပြီး current ကို လျှော့ချသည်။ အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းခြင်းသည် အောက်ပါကဲ့သို့သော အပိုနည်းဗျူဟာများကို အသုံးပြုသည်-

- အပူချိန်နှင့် အမြန်နှုန်းကို ဟန်ချက်ညီစေရန် အဆင့်ဆင့် အားသွင်းခြင်း။
– ပိုမိုတိကျသော အပူချိန်အခြေခံ ကန့်သတ်ချက်များ။
- ဘက်ထရီသက်တမ်းတိုးစေရန် ၂၀-၈၀% အတိုင်းအတာအတွင်း အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း။

ဖုန်းအချို့တွင် dual-cell ဘက်ထရီများ သို့မဟုတ် အားသွင်းပန့်များကို အသုံးပြု၍ အပူထွက်ရှိမှုနည်းပါးပြီး ပါဝါအထွက်မြင့်မားစွာရရှိရန် အသုံးပြုကြသည်။ အခြေခံအားဖြင့် အားသွင်းကိရိယာနှင့် စက်သည် တစ်ခုတည်းသောစနစ်အဖြစ် လုပ်ဆောင်သည့်အခါ အကောင်းဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်ဖြစ်ပေါ်လာသည်။

အားသွင်းမထားသည့်အခါ အသင့်အနေအထား ပါဝါနှင့် ထိရောက်မှု

အသုံးမပြုသည့်တိုင် နံရံပလပ်တွင် ပလပ်ထိုးထားသည့် အားသွင်းကိရိယာသည် ပါဝါအနည်းငယ်သာ သုံးစွဲပါသည် (အသင့်အနေအထား ပါဝါ)။ ကမ္ဘာလုံးဆိုင်ရာ စည်းမျဉ်းများအရ အဒက်တာများသည် အရန်အနေအထား ပါဝါသုံးစွဲမှု အလွန်နည်းပါးရန် လိုအပ်သည်။ အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းကိရိယာများတွင် ခေတ်မီထိန်းချုပ်မှု ဆားကစ်များသည် ငွေစုမုဒ်သို့ ဝင်ရောက်နိုင်ပြီး ယိုစိမ့်မှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်နိုင်ပြီး စက်ပစ္စည်းတစ်ခု ချိတ်ဆက်ထားသည့်အခါတွင် ထောက်လှမ်းရန် အသင့်ရှိနေပါသည်။

၎င်းသည် သေးငယ်သည်ဟုထင်ရသော်လည်း၊ အရန်သင့်ပါဝါလျှော့ချမှုသည် အိမ်ထောင်စုနှင့် ရုံးခန်းသန်းပေါင်းများစွာ၏ စကေးပေါ်တွင် တွက်ချက်သောအခါတွင် ကြီးမားသောသက်ရောက်မှုရှိသည်။

လုံခြုံရေး- ထိရောက်မှု၏ အစိတ်အပိုင်းတစ်ခု

မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်သည် ဘေးကင်းရေးကို ထိခိုက်မည်မဟုတ်ပါ။ အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းကိရိယာများတွင် အောက်ပါကဲ့သို့သော အကာအကွယ်အလွှာများ ပါရှိလေ့ရှိသည်-

– Over-voltage, over-current နှင့် short circuit protection ပါဝင်ခြင်း
- Adapter အပူချိန်နှင့် connector အပူချိန်ကာကွယ်မှု
– စံချိန်စံညွှန်းများနှင့် ကိုက်ညီသော လျှပ်စစ်လျှပ်ကာများ (ဥပမာ IEC)
- ဗို့အားမြင့်တက်မှုမှ ကာကွယ်ခြင်း

လုံခြုံသောစက်ပစ္စည်းများသည် ပိုမိုတည်ငြိမ်စွာလည်ပတ်ပြီး တည်ငြိမ်မှုသည် အပူရှိန် သို့မဟုတ် ရုတ်တရက်ဓာတ်အားပြတ်တောက်မှုများကို ဖြစ်ပေါ်စေသည့် “ဖိစီးမှု” အခြေအနေများကို လျှော့ချခြင်းဖြင့် ထိရောက်မှုကို အထောက်အကူပြုသည်။

ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ သက်ရောက်မှုနှင့် အားသွင်းကိရိယာများ၏ အနာဂတ်

အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းနည်းပညာသည် ရေရှည်တည်တံ့ခိုင်မြဲမှု ရည်မှန်းချက်များနှင့်လည်း ကိုက်ညီပါသည်။ မြင့်မားသော စွမ်းဆောင်ရည်သည် လျှပ်စစ်ဓာတ်အား အလဟဿဖြစ်မှု နည်းပါးစေပါသည်။ USB-C နှင့် USB-PD ကဲ့သို့သော စံသတ်မှတ်ချက်များသည် အားသွင်းကိရိယာများစွာ လိုအပ်မှုကို လျှော့ချပေးပြီး အီလက်ထရွန်းနစ် အလဟဿဖြစ်မှုကို လျှော့ချပေးပါသည်။

ရှေ့ကိုကြည့်မယ်ဆိုရင် အဓိကခေတ်ရေစီးကြောင်းအချို့ကို တွေ့မြင်ရပါလိမ့်မယ်။

၁။ GaN သည် စျေးသက်သာပြီး ပိုမိုအသုံးများလာသောကြောင့် သေးငယ်ပြီး ပါဝါမြင့် အားသွင်းကိရိယာများသည် စံသတ်မှတ်ချက်ဖြစ်လာသည်။
၂။ ပါဝါပရိုဖိုင်များ ပိုမိုမြင့်မားပြီး အသေးစိတ်ချိန်ညှိနိုင်သော USB-PD။
၃။ ဉာဏ်ရည်ထက်မြက်မှုပေါင်းစပ်မှု- အသုံးပြုမှုပုံစံများကို မှတ်မိပြီး ဘက်ထရီသက်တမ်းအတွက် အားသွင်းမှုကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ပေးသည့် အားသွင်းကိရိယာ။
၄။ ပိုမိုထိရောက်သော ကြိုးမဲ့အားသွင်းခြင်း၊ ပိုမိုကောင်းမွန်သော သံလိုက်ချိန်ညှိမှုနှင့် အလိုက်သင့် ပါဝါထိန်းချုပ်မှု။
၅။ အိမ်သုံးစွမ်းအင်ဂေဟစနစ်- လျှပ်စစ်ဓာတ်အားခနှုန်းထားများ နိမ့်ကျနေချိန်တွင် သို့မဟုတ် ဆိုလာပြားများမှ စွမ်းအင်ပိုလျှံနေချိန်တွင် အားသွင်းရန်အတွက် စမတ်ပါဝါစီမံခန့်ခွဲမှုနှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော အဒက်တာများ။

ပိတ်

အလွန်ထိရောက်သော အားသွင်းနည်းပညာသည် "ပိုမိုမြန်ဆန်" ရုံသက်သက်မဟုတ်ပါ။ ၎င်းသည် GaN ကဲ့သို့သော semiconductor ပစ္စည်းများ၊ ခေတ်မီပါဝါပြောင်းလဲခြင်း topology များ၊ USB-PD နှင့် PPS ကဲ့သို့သော ဉာဏ်ရည်ထက်မြက်သော ဆက်သွယ်ရေးစံနှုန်းများမှသည် တင်းကျပ်သော အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှုနှင့် လုံခြုံရေးကာကွယ်မှုအထိ အလုံးစုံတိုးတက်ပြောင်းလဲလာမှုတစ်ခုဖြစ်သည်။ နောက်ဆုံးရလဒ်မှာ ပိုမိုအဆင်ပြေသော အားသွင်းအတွေ့အကြုံ၊ ပိုမိုကြာရှည်ခံသော စက်ပစ္စည်းများ၊ ပါဝါသုံးစွဲမှုနည်းပါးခြင်းနှင့် ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာသက်ရောက်မှုနည်းပါးခြင်းတို့ဖြစ်သည်။ ဆန်းသစ်တီထွင်မှု၏အရှိန်အဟုန်သည် ဆက်လက်အရှိန်အဟုန်ဖြင့် တိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ အနာဂတ်အားသွင်းကိရိယာများသည် ပိုမိုသေးငယ်လာ၊ ပိုမိုစမတ်ကျလာပြီး ပိုမိုထိရောက်လာမည်ဖြစ်ပြီး အားသွင်းခြင်းသည် ကျွန်ုပ်တို့၏ ဒစ်ဂျစ်တယ်ဘဝ၏ ချောမွေ့သောအစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်လာစေပြီး ပိတ်ဆို့မှုတစ်ခုမဟုတ်ဘဲ ချောမွေ့စွာလည်ပတ်လာမည်ဖြစ်သည်။