دور المُنظمين في أجهزة التدوير ذات الطابع العالي في أجهزة التدقيق الصوتي وتجهيز الإشارات

(ج) إذا كانت النظم السمعية الحديثة تعتمد في كثير من الأحيان على نظام الرصد والتحقق من البيانات الجمركية (MSFETs) وعلى نظام IGBTs، فإن مقياس التحول (GTO) لا يزال أداة حاسمة في تطبيقات الطاقة العالية حيث يلزم التحول السريع والمراقي للتيارات الكبيرة.

ما هو GTO؟

A Gate Turn-Off thyristor is a four-layer, three-junction semiconductor tool (p-n-p-n) that functions as a bistable shift. contrast a conventional SCR (silicon-controlled rectifier), which can only be turned on by a gate pulse and then latches until the anode current is externally reduced, a GTOoff can be turned [FT

ومن الداخل، يتم بناء مجموعة من السلع الأساسية بعدد كبير من الجزر المتشابكة وإقليم مناديل مستمر، ولإغلاق الجهاز، يتم تطبيق بوابة إيجابية تؤدي إلى التكسير التجددي، ولإغلاقه، يُفرض على ناقلات النبض السلبي على ناقلات النبضات خارج منطقة القاعدة، مما يكسر التغذية المرتدة، ويُصمم هيكل البوابة المتحركة حاليا بحيث يُعالج ما هو مطلوب حاليا من تحويلات.

وبالإضافة إلى ذلك، يُقيَّم استخدامات المبيدات الحشرية في الفولط من 600 V إلى أكثر من 6 كيلوفولط وتيارات من بضعة عشرات من الأمبير إلى عدة كيلومترات، وهي تعرض انخفاضاً في حجم المفاعلات (VF]) 1.5-2.5 V) والقدرة العالية على التحوُّل، مما يجعلها جذابة في تحويل الكهرباء حيثما تكون خسائر الكم الأساسية منخفضة.

لماذا تُناسبُ GTOs لَهُمْ عالي المستوىِ درجةِ الصوت

التبديل السريع والتخريب المنخفض

ويتوقف المضخات السمعية، ولا سيما من الفئة دال والمستوى العالي من القوى من فئة AB، على التحولات السريعة والنظيفة على السواء، ويمكن للمعارض العالمية أن تبدل عشرات الأمبيرات في أقل من ثاني أكسيد الكربون، مما يتيح تسارع وتيرة التسارع في تسارع وتيرة الارتداد بين الانتقالات، ويقلل هذا التحول السريع من التفاؤل الذي يمكن التنبؤ به بين التحولات،

عالية القدرة على التعامل

ويجب أن تقوم أجهزة التوسيع الصوتي المهني للحفلات الموسيقية، ومسرحياتها، وتعزيز الصوت الصناعي بتسليم آلاف الخردة إلى حمولات منخفضة الحد، ويمكن للمعارض الوحيدة التي تستخدم الحرف GTOs أن تتعامل مع 100-200 ألف باستمرار، ويمكن أن توازي أجهزة متعددة مع تقاسم دقيق في الوقت الراهن، وتسمح لها بسداسيتها الفالية باستيعاب الطاقة أثناء الأعطال أو نقل الحمولات دون فشل فوري، وهو مسار حرج في الصوت الحي الذي يكت فيه درجة عالية من الموثوقية.

الكفاءة والإدارة الحرارية

ونظراً لأن محركات التجارة العالمية تعمل بخفض في حجمها على مستوى الدولة مماثل لحجم الأعراض القياسية، فإن خسائرها في السلوك أقل بكثير من الخسائر في الأرواح التي تكافئها في مركبات الإيغ بي إي أو الوميض المزودة بمقياس متعدد الأطراف، ولا سيما في التيارات التي تزيد عن 50 ألف. وهذا يقلل من حجم البواليع الحرارية ومتطلبات التبريد.() وفي أجهزة الترميز العالية القدرة، يمكن أن تكون الوفورات في صبغة الازغة، مما يؤدي إلى زيادة الكفاءة العامة (التي تزيد عن 90 في كثير من الجيل).

مراقبة دقيقة للتعديلات في الإشارات

وفي تعديل الرتبة دال، فإن أجهزة التبديل تشكل مباشرة الموجة الصوتية، وقدرة المعارضة الطاجيكية الموحدة على الإنهاء الدقيق للطلب، بدلا من الاعتماد على التبديل الطبيعي (مثلما هو الحال مع حقوق الملكية الخاصة)، تتيح إمكانية حدوث انحراف حقيقي في الحركة مع دورات عمل مختلفة، مما يتيح للمضخم أن يستنسخ الصوتي بمستويات ممتازة من التسلسل والتشوه الكلي المنخفض، وذلك عندما يكون مقترناً بمستوى أعلى من التغذية العكسية(1).

تطبيقات في تجهيز إشارات القوة

وإلى جانب مرحلة إنتاج المضخمات السمعية، تستخدم أجهزة التصوير GTOs في مختلف دوائر تجهيز الإشارات التي يجب أن تتحول فيها كميات كبيرة أو ذات تيار عال إلى خصوبة.

تحويل الطاقة إلى نظم سمعية

وتتطلب النظم السمعية الكبيرة عدة فولتات - ٠٧ خامسا لسكك الحديد المضخم، و ٤٨ خامسا للطاقة الشبحية، و ١٥ خامسا للمصابيح، وفولاذ أقل للمنطق الرقمي، وتستخدم أجهزة التحويل العالمية في إمدادات الطاقة في نهاية المطاف، ولا سيما في إمدادات الطاقة التحويلية التي تحولت إلى وحدات رئيسية من طراز AC إلى نظام DC.

الفئة حاء والفئة زاي

وتستخدم أجهزة الإرسال من الفئة حاء ومجموعة حرف زاي خطوطا متعددة للإمدادات تتحول ديناميا إلى الحد من التفكك، ويمكن للمعارضة العالمية أن تكون عناصر مطفأة للسكك الحديدية، بحيث لا تربط مرحلة إنتاج المضخم بالسكك الحديدية ذات الصبغة العالية إلا عند الحاجة، ولأن التقلبات في المسارات وسرعتها، فإن الانتقال بين السككك الحديدية يكاد يكون غير مستقر، مما لا يؤدي إلى تحسين الكفاءة في المرحلة العمرية(30).

مكافحة الأوبئة الديناميكية وحمايتها

وفي النظم السمعية العالية الموثوقية، يجب تعديل التحيز في مرحلة الإنتاج للتعويض عن تفاوتات الحرارة والعائمة والحمولة، ويمكن استخدام المنافذ الإلكترونية في دوائر مراقبة التحيز النشطة، حيث يقوم مترجم صغير بضبط بوابة نظام الأفضليات المعمم لتباين التحيز الحالي بصورة دينامية، وبالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام أجهزة التحويل العالمية في دوائر الحماية: وهي قادرة على قطع الطريق السريع من الحمولة خلال فترة قصيرة.

التكامل مع نظم الرقابة الرقمية

وتُدرِج أجهزة سمعية حديثة ذات أداء عالي أجهزة GTOs في نظام إيكولوجي للمراقبة الرقمية، وتُنتج أجهزة التحكم بالمايكرو أو نظام إدارة المعلومات الاجتماعية إشارات PWM، وترصد درجة الحرارة الحالية، وتُنفِّذ خوارزميات تكييفية لتعظيم السلوك التحويلي في الوقت الحقيقي.

دائرة البوابة

ويتطلب توجيه محرك GTO سائق بوابة مكرس يمكن أن يولد نبضاً إيجابياً في الوقت الراهن للانتقال (من 0.5 إلى 2 ألف إلى النصف من الثانية إلى النصف) ثم يغرق تياراً سلبياً كبيراً من أجل التحول (من 20 إلى 30 في المائة من حجم الترميز).

مكافحة النوبات

ومن أكبر التحديات التي تواجه المعاهد العالمية للأخشاب المدارية إدارة الـ دي إف/دي. إن الـ ركاب الـرصاصيـن والـراديـة والـراديـة والـمـواد الـقـوة، فـإن الرقابة الرقمية يمكنها أن تراقب الـ دي.دي.دي.ت وأن تعدل الصورة الحالية لفتح الأبواب في الوقت الحقيقي، وأن تُحسِّن الكفاءة العامة، ويُسمى أحياناً " صُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـ

الأداء في الوقت الحقيقي

ومن خلال رقمنة الإشارة السمعية وتجهيزها من خلال نظام إدارة الدعم الميداني، يمكن للمضخم أن يحلل مسبقا إشارة القيادة للتعويض عن عدم خطي " GTO " ، فعلى سبيل المثال، يختلف التأخير في التحول إلى درجة الحرارة؛ ويمكن لمراقب التحكم قياس هذا التأخير وتحويل حواف التعبئة على نحو ما عليه، وهذه التعديلات المغلقة، وتبقي على درجة الحرارة المنخفضة، وتحافظ على الأداء المستمر عند درجات الحرارة والشيخوخة.

مقارنة مع أجهزة الطاقة البديلة

لدى المصممين خيارات كثيرة لمفاتيح التحويل عالية القدرة: المزودات، وأجهزة الإي جي بي تي، وأجهزة الأشعة السينية، وأجهزة الأشعة المقطعية الغازية، أين تلائم أجهزة التخثر؟

  • MOSFETs] excel at moderate voltages (< 200 V) and high frequencies (>] 500 kHz) but suffer from RDS(on) that increases with voltage rating. For a 1 kW audio amplifier at 200 VFET rails, MOS
  • IGBTs] offer a lower saturation voltage at high currents and are widely used in audio Class D amplifiers above a few kilowatts. However, IGBTs have slower turn-off and a tail current that generates losses. GTOs have a lower VF[LT:
  • SiC MOSFETs] rival GTOs in voltage and shifting speed but are presently more expensive. For high-reliability professional audio, the cost instalment may be justified for improved efficiency and smaller magnetics.
  • وتقتصر هذه المواد على انخفاض حجمها (650 V) وهي أفضل ملاءمة لمحولات متوسطة الحجم، عالية التردد، وهي غير قابلة للاستمرار بعد بالنسبة للصوت المتعدد الكيلوات حيث تتجاوز الكميات 600 V.

وهكذا، تظل منظمات التجارة العالمية مرشحة قوية للكميات السمعية العالية جداً (أي 5 كيلوواط) التي تعمل بمليارات السكك الحديدية فوق 400 خامساً، حيث توفر مقايضة منخفضة في الأرض وسرعة في التحول بديلاً صالحاً للمقايضة مع مركبات الإيغ بي تي وبديلاً جذاباً اقتصادياً لشركة سي سي.

تحديات التصميم والتخفيف من آثاره

الاحتياجات من النواسب

وتحتاج أجهزة التحويل العالمية إلى درء في كل جهاز للحد من معدل ارتفاع الفولط (dv/dt) أثناء التناوب، وبدونه، يمكن أن يتحول الجهاز مرة أخرى دون قصد، وتخزن أجهزة التموين الطاقة التي تُفرَق في كل دورة من دورات المقاومة، مما يتسبب في خسائر، ويمكن أن تؤدي هذه الخسائر إلى تحسين القدرة على التصاميم العالية التردد (100+ كيلوهرتز) باستخدام " .

تعقيدات المحرك

ويتطلب توليد البوابة السلبية العالية من أجل التحول مرحلة قوية من البوابة ذات وصلات منخفضة الموصلات، مما يزيد من التكلفة ومنطقة اللوحة، وتدمج بعض المراكز الجديدة للبوابة " بوابة موثقة " تقلل من تيار البوابة المطلوب، ولكن على حساب انخفاض أعلى قليلا على مستوى الدولة.

Electromagnetic Interference (EMI)

وتنتج التحولات السريعة عن طريق حركة إي إم آي كبيرة، وتولد أجهزة التكييف العالمية ضوضاء مُشعة ومُشعة، ويعالجها المصممون بتصميمات دقيقة، وخرزاتم مُعدية، وتشبثات مُوحَّدة، وتنسيب مُحتَضَم، كما أن استخدام الرقابة الرقمية لتشكيل الملامح الحالية للبوابات يمكن أن يُسِّل الحوافات المُلة، مما يقلِّل من العناصر العالية التردد.

التعبئة الحرارية والاعتماد

ويسمح الحجم الكبير للنظم العالمية للأخشاب (التي غالباً ما تكون 1 سم 2]) والخطأ بين معامل التوسع الحراري للسيليكون وجهاز قاعدة الطرد بأن يؤدي إلى زيادة الدهون على العديد من الدورات الحرارية، وفي التطبيقات السمعية المهنية، يمكن أن يتعرض المضخم للإجهاد الحراري المضاعف (مثل الطوابق المائلة).

الاتجاهات المستقبلية والتكنولوجيات الناشئة

وتستمر تكنولوجيا GTO في التطور، وقد برهنت مصانع السيليكون الرئيسية في مختبرات البحوث، مما يوفر قدرا أكبر من الفولطية ويتحول بسرعة أكبر مع انخفاض الخسائر، فعلى سبيل المثال، يمكن للسي سي تي جي تي أن يتحول إلى عشرات من الثانية النانوية، وفي حين أنه لم يُستغل بعد لأغراض سمعية، فإن هذه الأجهزة يمكن أن تمكن المضخمات المستقبلية ذات الكثافة والقوة غير المسبوقة.

كما تظهر نماذج هجينة تجمع بين مجموعة أدوات التشغيل العالمية ومجموعة من أدوات إدارة الطاقة الكهربائية أو IGBT في تشكيلة من الكازود، وتستفيد هذه الهجينات من انخفاض حجم مجموعة الأدوات العالمية في الولايات ومن ارتفاع القدرة على الطفرة، مع استخدام الجهاز الأصغر لمراقبة التحول، وتبسيط محرك البوابة.

(ب) إن إدماج أجهزة التصوير GTOs في تجهيز الإشارات الرقمية يمضي قدماً، فعلى سبيل المثال، [(FLT:0]) ملاحظات بشأن تطبيقات أجهزة الأنالوك ] تصف كيفية دفع أجهزة التصوير GTOs مع إشارات مُعزلة من جهاز توجيه الترددات من أجل تحقيق تغيير دقيق في أجهزة تحويل الطاقة الكهربائية.

خاتمة

إن مفاتيح التقلبات في قاعات التصوير الحراري لا تزال أداة قوية في مجال المضخم الصوتي وتجهيز الإشارات العالية الأداء، إذ أن قدرتها الفريدة على تحويل التيارات الكبيرة جداً مع انخفاض منخفض في الدولة، إلى جانب سرعة التداول، تجعلها مثالية للمضخمين المهنيين الذين يطالبون بنضج عالي، وتشويه منخفض، وكفاءة، وفي حين أنها تعرض تحديات في التصميم، وخسائر في البوابات المعقدة، والإدارة الحرارية.

For further reading on thyristor fundamentals and high-power audio design, consult the GTO article on Wikipedia] and application guides from semiconductor manufacturers such as IXYS].