RSS-лента

Подробности

Категория: Электромеханические

8 октября 2024 г

В электронных компонентах управления ESCON2 используются новейшие полупроводниковые технологии и технологии печатных плат. В результате достигается беспрецедентная удельная мощность и производительность управления с точки зрения крутящего момента и скорости. Модульная конструкция обеспечивает бесшовную интеграцию в любое приложение.

Подробности

Категория: Батареи

8 октября 2024 г

Для удовлетворения острой потребности в решениях для поддержки высокопроизводительных вычислений (HPC) в условиях все большей загруженности центров обработки данных компания Vertiv представила аккумуляторные шкафы Vertiv™ EnergyCore. Шкафы Vertiv EnergyCore, собранные на заводе с использованием литий-железо-фосфатных (LFP) аккумуляторных модулей и собственной системы управления батареями Vertiv, доступны по всему миру и совместимы с большинством существующих и устаревших трехфазных источников бесперебойного питания (ИБП) Vertiv™, включая линейку Vertiv™ Trinergy™.

Подробности

Категория: Прочее оборудование

8 октября 2024 г

Искусственный интеллект (ИИ) известен своими возможностями распознавания и классификации изображений, что указывает на его высокую пригодность для целей автоматизированного оптического контроля. Как применяется эта технология и как она повышает производительность?

Поставщики оборудования спешат интегрировать ИИ в свои решения. Аналогичным образом, производители спешат внедрить эту технологию в свои процессы. Поскольку сборка электронных компонентов поверхностного монтажа уже в значительной степени автоматизирована, ИИ предоставляет возможность повысить скорость и повторяемость работы оборудования для сложных задач, требующих обучения, принятия решений и адаптации. Хорошим примером является автоматизированная оптическая инспекция (АОИ).

Подробности

Категория: Дизайн

8 октября 2024 г

Компания Analog Devices, Inc. представила пакет решений, ориентированных на разработчиков, которые объединяют аппаратное обеспечение, программное обеспечение и сервисы для всех устройств и рынков, чтобы помочь клиентам быстрее и безопаснее внедрять инновации в области интеллектуальных периферийных вычислений. Центральным элементом этого запуска является CodeFusion Studio™, среда разработки встроенного программного обеспечения на основе Microsoft Visual Studio Code.

Подробности

Категория: Актуальные события

7 октября 2024 г

Компания Lynred сегодня объявила о приобретении New Imaging Technologies, парижского поставщика модулей и датчиков для ближнего инфракрасного диапазона (SWIR). Ассортимент продукции Lynred будет расширен за счет крупноформатных датчиков SWIR высокого разрешения с малым шагом пикселя, что укрепит позиции компании во всех диапазонах длин волн

Подробности

Категория: Батареи

7 октября 2024 г

В этой серии из четырех статей мы обсудим устойчивый образ жизни и то, как в будущем станет возможным экономить больше энергии благодаря новым методам производства энергии, новым материальным технологиям и новейшим дизайнерским решениям.

Стремление к повышению производительности и эффективности за счет использования возобновляемых источников энергии

Как добиться спроса на реальную устойчивость:
Электрификация является важнейшим элементом глобальной цели отказа от ископаемого топлива в таких сферах, как отопление и транспорт; более того, ожидается, что последний фактор приведет к увеличению спроса на электроэнергию в ближайшие годы. Энергетический сектор пытается поэтапно вывести из эксплуатации традиционные электростанции, работающие на ископаемом топливе, и заменить их возобновляемыми источниками энергии, как правило, ветровыми или солнечными электростанциями. Энергия волн (рис. 1) может увеличить энергетический баланс, хотя необходимы дополнительные исследования для определения ее влияния на приливные течения.

Экологические источники энергии менее предсказуемы, чем те, которые получают из ископаемого топлива. Для достижения подлинной устойчивости необходимо более эффективно извлекать энергию и минимизировать неэффективность преобразования и передачи.

Эффективное производство:
Некоторые исследования, направленные на повышение эффективности фотоэлектрических элементов, включают использование современных материалов, таких как арсенид галлия (GaAs), и эффективных структур, таких как многопереходные элементы. Многопереходные структуры повышают эффективность, поскольку они улавливают энергию большей доли поглощенных фотонов, включая низкоэнергетические фотоны, которые не могут быть использованы однопереходными структурами. Они состоят из слоев однопереходных элементов, каждый из которых имеет свою собственную ширину запрещенной зоны. Эти элементы располагаются в порядке убывания ширины запрещенной зоны, так что низкоэнергетические фотоны создают электронно-дырочные пары в элементах на нижних уровнях.

Согласно таблице эффективности лучших исследовательских элементов, опубликованной Национальной лабораторией возобновляемой энергии США (NREL), наиболее эффективным фотоэлектрическим элементом, доступным в настоящее время, является четырехпереходный концентратор, достигший эффективности в 47,3% в июне 2022 года. Этот уровень на 20% выше, чем у кристаллических кремниевых и однопереходных элементов, обычно используемых в фотоэлектрических панелях.

Разница между коммерчески доступными элементами и элементами, используемыми в научных исследованиях, подчеркивает потенциал для совершенствования солнечных технологий, но также и важность стоимости. Новые, более сложные технологии фотоэлектрических элементов должны предлагать конкурентоспособную цену за ватт, чтобы привлечь их к внедрению в промышленность.

В целом, на всех этапах преобразования солнечной энергии необходимо повышать эффективность, включая преобразование постоянного тока в постоянный, инверторы постоянного тока в переменный и даже электрические соединения (рис. 2). Эти соединения должны быть прочными, способными выдерживать интенсивную эксплуатацию и погодные условия, такие как коррозия, без чрезмерного увеличения омического сопротивления.

Изображение: Соединения в солнечных преобразователях, таких как разъемы SOLARLOK 2.0 от TE Connectivity (TE), должны быть прочными, чтобы обеспечить долговечность и предотвратить износ, который может снизить выработку энергии (источник: TE Connectivity)

Если коммерчески доступные элементы достигнут эффективности более 40%, они достигнут максимальной теоретической эффективности ветротурбин (рис. 3). Согласно закону Бетца, этот максимальный уровень составляет 59,3%, хотя некоторые утверждают, что эту цифру следует понимать как энергетический коэффициент, а не коэффициент эффективности. Однако исследования Бетца и аналогичные работы проводились до 1920 года. Исследования XXI века, которые учитывали такие факторы, как поток воздуха и распределение давления, а также применяли вычислительную гидродинамику, предполагают предел в диапазоне от 30% до 59,3% (это исключает другие механизмы потерь, такие как трение в подшипниках).

Изображение: Предел Бетца описывает максимальную долю энергии, которую можно получить от ветровой энергии (источник: Mouser Electronics)

Очевидно, что увеличение общей установленной мощности приведет к увеличению выработки электроэнергии, поскольку мы можем получать доступ к ветру и солнечному свету практически из любой точки мира. В Великобритании ветряные турбины недавно привлекли к себе внимание, обеспечив рекордные 21,6 ГВт электроэнергии и удовлетворив более 50% вечерней потребности страны в энергии.

Эффективное преобразование:
выходная мощность, генерируемая турбинами и солнечными батареями, не очень высока, поэтому минимизация потерь энергии в соответствующих системах преобразования имеет решающее значение. Один из распространенных методов — повышение напряжения основной шины (например, с 1000 до 1500 В), что дает ряд преимуществ: это позволяет использовать более крупные цепочки солнечных панелей, уменьшая количество распределительных коробок и проводов; в солнечных и ветрогенераторах переход на более высокое напряжение шины помогает снизить потери сопротивления (I²R).
Широкозонные полупроводниковые технологии, такие как карбид кремния (SiC), важны для реализации этих улучшений. SiC MOSFET могут иметь гораздо более высокое напряжение пробоя относительно своих физических размеров по сравнению с обычными кремниевыми устройствами. Кроме того, превосходные характеристики переключения SiC означают, что для стабилизации потока мощности в системе можно использовать более мелкие пассивные компоненты. Это помогает снизить затраты, минимизировать размеры схем и уменьшить потери из-за паразитных эффектов компонентов, таких как нежелательные омические сопротивления.

Переход к более эффективным топологиям преобразования открывает больше возможностей для улучшения. Синхронное выпрямление повышает эффективность источника питания за счет устранения потерь, связанных с диодом прямого смещения; вместо него используется MOSFET с аналогичными характеристиками, но с гораздо меньшими потерями RDS(on).
С другой стороны, все более распространенным становится использование топологий резонансного переключения. Помимо устранения потерь, связанных с традиционными схемами принудительной коммутации, резонансная коммутация также повышает надежность. Потенциальная экономия на техническом обслуживании и замене оборудования способствует снижению общей стоимости ватта экологически чистой электроэнергии.

Конкуренция ускоряет прогресс.
Создание устойчивого и доступного источника электроэнергии — глобальная задача. Однако конкуренция стимулирует инновации, и именно это произошло в период с 2014 по 2016 год, когда Google запустил проект Little Box Challenge, целью которого было уменьшить инвертор мощностью 2 кВт на 90%, с размера переносного холодильника до размера ноутбука. Создание таких маленьких инверторов открывает двери для различных улучшений, таких как микросети и доступная, готовая к использованию фотоэлектрическая энергия. В рамках проекта Google требовался максимальный размер в 40 кубических дюймов и КПД более 95%. Некоторые команды достигли цели, и та, которая показала лучшие результаты, например, плотность мощности 145 ватт на кубический сантиметр, получила приз в размере 1 миллиона долларов. Настало ли время запустить еще один подобный проект для достижения дальнейших прорывов?

Заключение: Мы не так уж далеки от цели.
Совокупный эффект всех этих улучшений — повышение эффективности фотоэлектрических систем, усовершенствованные топологии преобразования энергии и широкозонные полупроводники с более высоким напряжением на шине и большей плотностью мощности — значительно увеличивает глобальное производство энергии из окружающей среды. По данным Всемирного экономического форума, возобновляемая энергия сможет удовлетворить все наши потребности к 2050 году, хотя этот прогноз зависит от многих условий, таких как межрегиональное сотрудничество и межсетевые соединения. Чтобы достичь этой цели и преодолеть все практические и погодные проблемы, нам необходимо продолжать развивать технологии для повышения производительности, эффективности и доступности.

Подключенные накопители энергии: опора «зеленой» энергосети

Когда мы думаем об электросети, работающей на возобновляемых источниках энергии, скорее всего, на ум приходят ветряные электростанции (изображение 1) и солнечные электростанции. В этих случаях, в отличие от традиционных электростанций, доступность электроэнергии невозможно контролировать или прогнозировать. Для управления неопределенностью, связанной с тем, когда и сколько электроэнергии будет доступно, необходимы подключенные к сети накопители энергии, которые уравновешивают временные и количественные факторы спроса и предложения. Эти накопители должны быть способны удерживать избыточную энергию в благоприятные условия, а также покрывать дефицит в менее идеальные условия, особенно ночью, когда нет солнечной энергии. Они должны справляться с короткими пиковыми периодами спроса и высокими нагрузками, такими как быстрые зарядные устройства для электромобилей. Для удовлетворения ожиданий потребителей эти масштабные подключенные к сети накопители должны быть установлены на генерирующих объектах и ​​в других точках инфраструктуры.

Изображение: Системы хранения энергии, объем которых подходит для общественного энергоснабжения, должны включать в себя аккумуляторные установки на генерирующих объектах (источник: Mouser Electronics)

С другой стороны, мы находим так называемых «просьюмеров» (сочетание производителя и потребителя), которые имеют собственные генераторы для местных нагрузок и подают излишки в сеть; им также необходимы накопители энергии в собственных помещениях или домах для балансировки доступного спроса и предложения.

Местоположение, размер и технология:
Для эффективной работы системы хранения энергии, подключенной к сети, необходимо обеспечить большую емкость; она также должна быть надежной, доступной по цене и иметь длительный срок службы. Планирование систем хранения энергии, подключенных к сети, — относительно новая дисциплина. Определение местоположения и размера для обеспечения достаточного объема хранения в нужных местах будет зависеть от структуры спроса, близлежащих нагрузок и производительности батарей (рис. 2). Оценка эффективной кубической мощности нагрузки (ELCC) была предложена в качестве полезного метода расчета необходимого уровня хранения для данной сети.

Изображение: Система хранения энергии на основе аккумуляторов будет подключена ко многим точкам сети (источник: Mouser Electronics)

Что касается характеристик батарей, передовые исследования выявили улучшения в материалах, структуре и конструкции внутренних компонентов, таких как электроды. Одним из примеров является появление высокоемких литий-серных батарей, которые используют обилие серы для компенсации мирового спроса на литий. Эти батареи обещают большую емкость хранения энергии, чем традиционные литий-ионные (Li-ion) батареи.

Нанотехнологии также могут помочь решить проблемы хранения энергии. Исследователи продемонстрировали, что углеродные нанотрубки могут остановить рост дендритов — нежелательных проводящих нитей, которые образуются внутри батареи и вызывают короткие замыкания, в конечном итоге приводящие к отказу, — и тем самым повысить надежность и срок службы.

Технология твердотельных батарей обеспечивает более высокую плотность энергии, чем литий-ионные батареи, и повышает безопасность за счет исключения жидких электролитов. Хотя ее развитие замедлилось из-за ограниченной долговечности, недавние исследования электродов, изготовленных из комбинации титаната лития и диоксида ванадия лития, могут предложить решение для расширения коммерческого использования твердотельных батарей.

Потребители-производители обычно используют литий-ионные или свинцово-кислотные батареи для хранения энергии в своих домах. Технология свинцово-кислотных батарей проверена и надежна, но они не такие компактные и легкие, как литий-ионные, и требуют большего обслуживания. Однако они более доступны по цене, поэтому останутся популярным выбором для бытовых установок, принадлежащих потребителям-производителям. Помимо экономического фактора, простота использования также играет важную роль в стимулировании домовладельцев к поддержке экологически чистой энергетики.

Потребителям-производителям необходимо знать, что их инвестиции будут достаточно прибыльными, без необходимости становиться экспертами в области энергетики или тратить бесчисленные часы на управление собственной электростанцией. Сложное, но удобное в использовании программное обеспечение для управления системой имеет важное значение для обеспечения того, чтобы домохозяйство всегда использовало наиболее экономичный источник энергии, гарантируя надежность и стабильность. Например, локальный микрогенератор может использоваться для зарядки аккумуляторной батареи, питания бытовых потребителей или подачи энергии обратно в сеть, так что энергия будет потребляться из сети только тогда, когда это необходимо. В идеале все это должно происходить с максимально возможной скоростью.
Хранение энергии для интегрированных систем:
Если мы хотим, чтобы электрификация способствовала устойчивому развитию, необходимы более эффективные системы хранения энергии повсюду, от энергоснабжения до печатных плат, таких как точки подключения или шлюзы IoT. Небольшие твердотельные батареи, изготовленные с использованием тонкопленочных технологий, обещают более высокую плотность энергии и надежность, чем традиционные литий-ионные технологии. Еще одним важным фактором является возможность вторичной переработки, чтобы снизить нагрузку на минеральные ресурсы нашей планеты и улучшить наше будущее.

Заключение:
Для обеспечения стабильности и доступности энергии, удовлетворения потребностей современной жизни и создания экологически чистой энергосети, способной поддерживать электрификацию, нам потребуются большие объемы аккумуляторных батарей. Для достижения этой цели необходимо совершенствовать технологии. В настоящее время ведется множество перспективных исследовательских проектов, но мы по-прежнему сталкиваемся с тем же препятствием: технологичностью и ценой аккумуляторных технологий. Аккумуляторные технологии для электромобилей (EV) могут указать путь вперед: их экономичность при массовом производстве и требования к производительности, возможно, выше, чем у любой другой технологии. Если батареи хорошо работают в электромобиле, они могут работать где угодно; фактически, бывшие в употреблении батареи для электромобилей представляются эффективным и экономически выгодным решением для приложений, подключенных к сети. Программное обеспечение для управления может помочь управлять различными источниками энергии и тарифами для достижения наилучшего баланса между стоимостью и стабильностью.

Производите больше, потребляйте меньше

Инженеры-электронщики давно искали способы снижения энергопотребления за счет усовершенствования конструкции изделий, задолго до нынешнего климатического кризиса. Снижение энергопотребления означает меньшее выделение тепла, меньшие размеры радиаторов, меньшие компоненты блока питания, меньшее пространство для батареи и более длительный срок службы батареи. В целом, это приводит к созданию более привлекательного и востребованного продукта, который может показать лучшие результаты на рынке по сравнению с менее совершенными конструктивными решениями.

Улучшенная конструкция батареи с учетом номинальной емкости обусловлена ​​желанием помочь очистить планету, но это также очень важный аргумент в пользу покупки для потребителей, которым небезразлична окружающая среда.

Необходимо содействовать инновациям в области энергосбережения, начиная от схем преобразования энергии и заканчивая интегрированными системами, обеспечивающими работу приложений.

Низкоэнергетическая конструкция адаптеров:
Кодексы экологического проектирования предъявляют очень амбициозные требования к мощности и эффективности, особенно для такого оборудования, как зарядные устройства и адаптеры. Недавно США, ЕС и Китай расширили применимые требования к этому типу оборудования. В настоящее время правила Министерства энергетики США (DOE) уровня VI и Регламент ЕС по экологическому проектированию 2019/1782 устанавливают аналогичные требования к средней эффективности и мощности холостого хода. Для выполнения этих требований крупные дистрибьюторы переходят на технологию широкозонных полупроводников (рис. 1), в частности, на нитрид галлия (GaN). Транзисторы GaN являются привлекательным вариантом для уровней мощности, указанных в кодексах экологического проектирования, ниже 250 Вт. Некоторые преимущества по сравнению с традиционными кремниевыми транзисторами включают низкие потери проводимости относительно номинального напряжения, низкие потери при переключении на высоких частотах, высокую теплопроводность и надежность при высоких рабочих температурах. Кроме того, они предлагают более выгодное сочетание номинального напряжения устройства и RDS(ON), чем существующие MOSFET-транзисторы на основе карбида кремния. Благодаря этим транзисторам разработчики источников питания достигают пиковых уровней эффективности, превышающих 96%, при этом их устройства легче и на 30% меньше, чем предыдущие модели с аналогичными характеристиками.

Изображение: Производители полупроводников коммерциализировали технологии с широкой запрещенной зоной и поощряют их использование в эталонных проектах и ​​оценочных платах (источник: Texas Instruments)

Энергосбережение в вычислительной технике:
Интегрированные микроконтроллеры (MCU) уже давно лежат в основе сверхнизкопотребляющих технологий и методов проектирования компонентов, направленных на повышение производительности и увеличение времени работы мельчайших элементов Интернета вещей (IoT). В последние годы эти факторы стали крайне важными, поскольку огромное количество удаленно подключенных датчиков и исполнительных механизмов было развернуто для различных задач управления и мониторинга в интеллектуальных зданиях, городах, инфраструктуре и на заводах. Замена этих батарей в полевых условиях часто нецелесообразна, поэтому единственным вариантом является проектирование этих компонентов таким образом, чтобы они работали весь срок службы от небольшой батареи, или включение необходимой схемы для получения питания от окружающих источников. Работа с таким ограниченным источником питания требует очень тщательного управления всем бюджетом, выделенным на питание оборудования.

Производители процессоров и микроконтроллеров разработали функции энергосбережения, помогающие разработчикам приложений достигать целевых показателей производительности и энергопотребления. Динамическое масштабирование напряжения позволяет устройству регулировать рабочую частоту и напряжение для обработки резких скачков вычислительной нагрузки, оставаясь при этом в режиме низкого напряжения и частоты, тем самым минимизируя энергопотребление при низкой нагрузке. Современные сверхэкономичные микроконтроллеры предлагают различные режимы энергосбережения, обеспечивающие гибкость в отключении подсистем и периферийных устройств, остановке ненужных тактовых сигналов, поддержании или уменьшении динамического использования памяти и оптимизации времени, необходимого для возобновления работы после выхода из любого из этих режимов. Благодаря этой гибкости, маломощное приложение может быстро активировать только те подсистемы, которые необходимы для данной задачи, завершить соответствующую обработку на высокой скорости и как можно быстрее вернуть схему в режим ожидания. Другие инновации, такие как ускорители доступа к памяти для графики и выполнения в реальном времени, экономят энергию, которая обычно теряется, когда процессу приходится ждать завершения полного цикла доступа. Также имеются автономные режимы, позволяющие периферийным устройствам работать при выключенном ядре, а также таймеры с низким энергопотреблением, которые позволяют некоторым простым задачам продолжать выполнение, даже когда большая часть сигналов устройства и тактовой частоты отключена.

Эффект ИИ:
по определению, выполнение большего объема работы за меньшее время требует больше энергии; чтобы изменить эту тенденцию, нам нужно изменить способ выполнения этой работы. Искусственный интеллект (ИИ) лидирует в этом отношении, обрабатывая такие задачи, как анализ образов для распознавания изображений и обнаружение аномалий, более эффективно, чем традиционные вычислительные методы. Производители микроконтроллеров помогают разработчикам использовать миниатюрные нейронные сети и другие фреймворки машинного обучения (например, деревья решений) в глубоко встроенных системах, стремясь обеспечить расширенные возможности и контекстную осведомленность при чрезвычайно низком энергопотреблении, часто с реакцией в реальном времени. Это породило новое направление в проектировании встроенных систем: миниатюрное машинное обучение, использующее легковесные фреймворки, такие как TensorFlow Lite и TinyML. Аналогичные фреймворки интегрируются с такими устройствами, как инерциальные датчики, чтобы они могли независимо выполнять такие задачи, как базовое распознавание активности, позволяя системе оставаться в автономном режиме и экономить энергию.

В заключение
, электрификация в сочетании с естественным стремлением человека создавать более совершенные машины — машины, способные делать больше и быстрее, — увеличивает спрос на электроэнергию для бытовой техники и для зарядки аккумуляторов мобильных или беспроводных устройств. Разработка сверхнизкопотребляющих систем может способствовать созданию следующего поколения машин, устройств, обладающих большим контролем над нашей жизнью и окружающей средой; однако такая разработка должна также обеспечить правильный баланс между производительностью и энергопотреблением.

Автор: Марк Патрик

Авторизованный дистрибьютор
Mouser Electronics
www.mouser.com

Подробности

Категория: Актуальные события

7 октября 2024 г

Согласно отчету «Перспективы рынка труда в Каталонии на 2025-2030 годы», подготовленному консалтинговой фирмой Catenon Consulting, регион находится в благоприятном положении для того, чтобы стать ведущим технологическим центром в таких областях, как биотехнология, полупроводники, возобновляемые источники энергии и передовое производство.

Подробности

Категория: Другие компоненты

7 октября 2024 г

Компания Toshiba Electronics Europe GmbH («Toshiba») расширяет свой ассортимент диодов на основе карбида кремния (SiC) десятью новыми диодами Шоттки (SBD) на 1200 В. Серия TRSxxx120Hx, включающая пять продуктов в корпусах TO-247-2L и пять в корпусах TO-247, помогает разработчикам повысить эффективность промышленного оборудования, включая фотоэлектрические (PV) инверторы, зарядные станции для электромобилей (EV) и импульсные источники питания.

Подробности

Категория: Семинары

7 октября 2024 г

Компания Mouser Electronics, Inc. через свой динамично развивающийся медицинский ресурсный центр изучает технологии, спасающие жизни и совершающие революцию в медицинской и здравоохранительной отраслях. Благодаря новейшим и наиболее масштабным цифровым преобразованиям системы здравоохранения пережили прорывные достижения, позволяющие проводить более быструю и точную диагностику, сокращать время ожидания и внедрять передовые цифровые методы лечения.

Подробности

Категория: Актуальные события

4 октября 2024 г

Компания Murata Manufacturing Ltd (далее «Murata») расширила ассортимент своих интегрированных пассивных решений, открыв новую производственную линию на своем заводе в Кане, Франция.

После первоначального объявления в 2023 году компания Murata выполнила свое обязательство по созданию новой производственной линии для выпуска 200-мм конденсаторов, чтобы укрепить свои возможности по производству кремниевых конденсаторов. Завод в Кане находится под управлением Murata с момента приобретения ею стартапа IPDiA в 2016 году.

Подробности

Категория: Дизайн

4 октября 2024 г

Компания Steliau Technology Iberia представляет две инновационные материнские платы от Giada: IB2-281 и IBC-386. Разработанные для оптимизации производительности в промышленных и встраиваемых системах, эти платы предлагают непревзойденное сочетание мощности, эффективности и универсальности.

Подробности

Категория: Семинары

4 октября 2024 г

Компания Advanced Rework Technology Ltd (ART), сертифицированный IPC поставщик специализированных услуг по обучению для электронной промышленности, опубликовала новое руководство, в котором подробно описаны лучшие практики сборки и пайки компонентов с металлизированными сквозными отверстиями (PTH)