ິນດັກເຕີພະລັງງານແບບມີເຄື່ອງກັ້ນເຟີໄລທ໌ - ການກັ້ນສຽງລົບກວນໄຟຟ້າທີ່ດີເລີດ ແລະ ປະສິດທິພາບພະລັງງານສູງ

ເຕັກໂນໂລຊີການປ້ອງກັນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ຖືກຜະສົມເຂົ້າໃນການອອກແບບຂອງຂດລວດໄຟຟ້າທີ່ມີເຄື່ອງກັ້ນເຫຼັກເຊິ່ງເປັນການກ້າວໜ້າໃນການວິສະວະກໍາອຸປະກອນທີ່ຊ່ວຍແກ້ໄຂບັນຫາສໍາຄັນໆໃນເອເລັກໂທຣນິກສະໄໝໃໝ່. ລະບົບການປ້ອງກັນທີ່ຊັບຊ້ອນນີ້ໃຊ້ເຕັກນິກຫຼາຍຮູບແບບເພື່ອກັກກັ້ນເຂດແມ່ເຫຼັກໄວ້ພາຍໃນໂຄງສ້າງຂອງຂດລວດ, ເພື່ອບໍ່ໃຫ້ມີການລົບກວນຕໍ່ອຸປະກອນອື່ນໆ ແລະ ລວດໄຟຟ້າທີ່ອ່ອນໄຫວ. ໂມງກົນການການປ້ອງກັນມັກຈະປະສົມປະສານລັກສະນະຂອງເຫຼັກເຊິ່ງມີເຄື່ອງກັ້ນແມ່ເຫຼັກເພີ່ມເຕີມ ຫຼື ເຄື່ອງຫຸ້ມທີ່ນໍາໄຟຟ້າໄດ້ ເຊິ່ງຊ່ວຍເບນທິດທາງພະລັງງານແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າອອກຈາກບໍລິເວນອ້ອມຂ້າງ. ເຕັກໂນໂລຊີການກັກກັ້ນນີ້ມີຄວາມສໍາຄັນເພີ່ມຂຶ້ນເມື່ອອຸປະກອນເອເລັກໂທຣນິກມີຂະໜາດນ້ອຍລົງ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງອຸປະກອນເພີ່ມຂຶ້ນໃນແຜ່ນວົງຈອນພິມ. ຂດລວດໄຟຟ້າທີ່ມີເຫຼັກເຊິ່ງປ້ອງກັນນີ້ໃຊ້ປະສົມເຫຼັກເຊິ່ງທີ່ຖືກເລືອກຢ່າງລະມັດລະວັງ ເຊິ່ງໃຫ້ການປ້ອງກັນແມ່ເຫຼັກຢ່າງທໍາມະຊາດ ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມອຸດົມສົມບູນສູງໄວ້ເພື່ອເກັບຮັກສາພະລັງງານຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ການຜະລິດທີ່ທັນສະໄໝຮັບປະກັນຄຸນສົມບັດແມ່ເຫຼັກທີ່ສອດຄ່ອງກັນທົ່ວທັງເຫຼັກເຊິ່ງ, ສ້າງປະສິດທິພາບການປ້ອງກັນທີ່ສອດຄ່ອງກັນໃນທຸກໆໜ່ວຍຜະລິດ. ການອອກແບບການປ້ອງກັນນີ້ຊ່ວຍປ້ອງກັນການເຊື່ອມຕໍ່ແມ່ເຫຼັກລະຫວ່າງຂດລວດ, ໂຕເວີ້, ແລະ ອຸປະກອນແມ່ເຫຼັກອື່ນໆ ເຊິ່ງອາດເຮັດໃຫ້ເກີດການສັ່ນສະເທືອນ, ສຽງລົບກວນ, ຫຼື ການເສື່ອມສະພາບຂອງການເຮັດວຽກໃນວົງຈອນໄຟຟ້າ. ການທົດສອບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການປ້ອງກັນທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງໃນອຸປະກອນຂດລວດໄຟຟ້າທີ່ມີເຫຼັກເຊິ່ງປ້ອງກັນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການປ່ອຍອານຸພາກໄຟຟ້າລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ ສົມທຽບກັບຕົວແທນທີ່ບໍ່ມີການປ້ອງກັນ, ຊ່ວຍໃຫ້ຜະລິດຕະພັນເອເລັກໂທຣນິກຕອບສະໜອງຕາມຂໍ້ກໍານົດ EMC ຢ່າງເຂັ້ມງວດ. ເຕັກໂນໂລຊີນີ້ພິສູດໃຫ້ເຫັນວ່າມີຄຸນຄ່າໂດຍສະເພາະໃນການນໍາໃຊ້ທີ່ອ່ອນໄຫວເຊັ່ນ: ອຸປະກອນການແພດ, ເຄື່ອງມືທີ່ມີຄວາມແນ່ນອນສູງ, ແລະ ລະບົບສື່ສານ ເຊິ່ງການລົບກວນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າອາດຈະເຮັດໃຫ້ການເຮັດວຽກ ຫຼື ຄວາມປອດໄພເສື່ອມສະພາບ. ວິສະວະກອນດ້ານການອອກແບບໄດ້ຮັບປະໂຫຍດຈາກການປ້ອງກັນທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ຄາດເດົາໄດ້, ເຮັດໃຫ້ການຈໍາລອງແບບ ແລະ ການຈໍາລອງສິມູເລດທາງດ້ານແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າມີຄວາມຖືກຕ້ອງຫຼາຍຂຶ້ນໃນຂະບວນການພັດທະນາ. ວິທີການປ້ອງກັນທີ່ຖືກຜະສົມນີ້ຊ່ວຍຍົກເລີກຄວາມຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ເຄື່ອງກັ້ນແມ່ເຫຼັກພາຍນອກ ຫຼື ການຫ່າງຈາກອຸປະກອນທີ່ຫຼາຍຂຶ້ນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ການນໍາໃຊ້ພື້ນທີ່ໃນແຜ່ນວົງຈອນມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະ ລາຄາລວມຂອງລະບົບຫຼຸດລົງ. ປະໂຫຍດດ້ານການຜະລິດລວມເຖິງຂະບວນການປະກອບທີ່ງ່າຍຂຶ້ນ ເນື່ອງຈາກການປ້ອງກັນຖືກສ້າງເຂົ້າໄປໃນອຸປະກອນຂດລວດໄຟຟ້າທີ່ມີເຫຼັກເຊິ່ງປ້ອງກັນແທນທີ່ຈະຕ້ອງໃຊ້ອົງປະກອບການປ້ອງກັນແຍກຕ່າງຫາກ ເຊິ່ງຕ້ອງໄດ້ຈັດວາງ ແລະ ປົກປ້ອງໃນຂະນະທີ່ຜະລິດ.

ຄວາມສາມາດໃນການຈັດການພະລັງງານຂອງອົງປະກອບອິນດັກເຕີພະລັງງານທີ່ມີເຄື່ອງກັ້ນເຟີໄລ (ferrite shielded power inductor) ນັ້ນເກີນກວ່າເຕັກໂນໂລຊີອິນດັກເຕີອື່ນໆຫຼາຍຢ່າງ ໂດຍຜ່ານການອອກແບບໃຈກາງທາງແມ່ເຫຼັກທີ່ດີຂຶ້ນ ແລະ ຄຸນລັກສະນະການຈັດການຄວາມຮ້ອນ. ອິນດັກເຕີເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສາມາດໃນການຮັບປະລິມານກະແສໄຟຟ້າທີ່ດີເລີດ ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄ່າອິນດັກຕັນ (inductance) ໃຫ້ຄົງທີ່, ເຖິງແມ່ນໃນເງື່ອນໄຂການເຮັດວຽກດ້ວຍພະລັງງານສູງ ທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບຂອງອິນດັກເຕີທົ່ວໄປຫຼຸດລົງ. ປະສົມວັດສະດຸໃຈກາງເຟີໄລ (ferrite core) ໄດ້ຖືກອອກແບບມາເພື່ອເປົ້າໝາຍໃນການມີຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກສູງ (high saturation flux density), ເຮັດໃຫ້ອິນດັກເຕີພະລັງງານທີ່ມີເຄື່ອງກັ້ນເຟີໄລສາມາດເກັບພະລັງງານແມ່ເຫຼັກໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນກ່ອນທີ່ຈະເຂົ້າສູ່ຂອບເຂດການອິ່ມຕົວ (saturation limits) ທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ຄ່າອິນດັກຕັນຫຼຸດລົງ. ເຕັກນິກການພັນລວງຂັ້ນສູງ ແລະ ການເລືອກຕົວນຳໄຟຟ້າ ໄດ້ຊ່ວຍເພີ່ມປະສິດທິພາບໃນການແຈກຢາຍຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສໄຟຟ້າ, ລົດຜົນກະທົບຈາກການສູນເສຍພະລັງງານຍ້ອນຄວາມຕ້ານທານ ແລະ ຈຸດຮ້ອນ (hot spots) ທີ່ອາດຈະຈຳກັດຄວາມສາມາດໃນການຈັດການພະລັງງານ. ຄຸນລັກສະນະດ້ານຄວາມຮ້ອນຂອງວັດສະດຸເຟີໄລ ຊ່ວຍໃຫ້ການແຈກຢາຍຄວາມຮ້ອນເກີດຂຶ້ນຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ປ້ອງກັນການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງອຸນຫະພູມທີ່ອາດຈະເຮັດໃຫ້ອິນດັກເຕີເສຍຫາຍ ຫຼື ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ອົງປະກອບອື່ນໆທີ່ຢູ່ໃກ້ຄຽງ. ການປັບປຸງປະສິດທິພາບເກີດຈາກການສູນເສຍພະລັງງານໃນໃຈກາງ (core losses) ທີ່ຕ່ຳລົງ ເຊິ່ງເປັນລັກສະນະຂອງວັດສະດຸເຟີໄລທີ່ຖືກປະສົມຢ່າງເໝາະສົມ, ໂດຍສະເພາະໃນຄວາມຖີ່ການສະຫຼັບ (switching frequencies) ທີ່ນິຍົມໃຊ້ໃນການອອກແບບອຸປະກອນຈ່າຍພະລັງງານທີ່ທັນສະໄໝ. ອິນດັກເຕີພະລັງງານທີ່ມີເຄື່ອງກັ້ນເຟີໄລຮັກສາປະສິດທິພາບສູງໄວ້ໃນຂອບເຂດການເຮັດວຽກກວ້າງ, ລົດການສູນເສຍພະລັງງານ ແລະ ການຜະລິດຄວາມຮ້ອນໃນການນຳໃຊ້ທີ່ໃຊ້ແບັດເຕີຣີ ເຊິ່ງການປະຢັດພະລັງງານແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງ. ພຶດຕິກຳການອິ່ມຕົວ (saturation behavior) ຍັງຄົງຄ້າງແຕ່ງຕົວຢ່າງຊ້າໆ ແທນທີ່ຈະແທດທັນ, ເຮັດໃຫ້ມີຄຸນລັກສະນະການເຮັດວຽກທີ່ຄາດເດົາໄດ້ດີຂຶ້ນ ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ການອອກແບບວົງຈອນ ແລະ ການປັບສົມດຸນວົງຈອນຄວບຄຸມ (control loop compensation) ໃນຕົວປັບສະຫຼັບ (switching regulators) ງ່າຍຂຶ້ນ. ການປະສົມປະສານລະຫວ່າງຄວາມສາມາດໃນການຮັບກະແສໄຟຟ້າສູງ ແລະ ພາລາມິເຕີໄຟຟ້າທີ່ຄົງທີ່ ຊ່ວຍໃຫ້ນັກອອກແບບສາມາດກຳນົດຄ່າອິນດັກຕັນທີ່ນ້ອຍລົງ ໃນຂະນະທີ່ຍັງຮັກສາການເກັບພະລັງງານໄວ້ຢ່າງພຽງພໍ, ເຮັດໃຫ້ຂະໜາດອິນດັກເຕີນ້ອຍລົງ ແລະ ຕ້ອງການພື້ນທີ່ໜ້ອຍລົງໃນແຜ່ນວົງຈອນ (PCB). ວັດສະດຸເຟີໄລທີ່ມີຄຸນນະພາບດີ ສາມາດຕ້ານທານຕໍ່ຜົນກະທົບຈາກການຖອນແມ່ເຫຼັກ (demagnetization) ທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນໃນການນຳໃຊ້ທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ຮັບປະກັນຄວາມຄົງທີ່ ແລະ ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືໃນໄລຍະຍາວຕະຫຼອດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງອົງປະກອບ. ສຳປະສິດອຸນຫະພູມ (Temperature coefficients) ຖືກຄວບຄຸມໄວ້ຢ່າງດີໃນຂອບເຂດການເຮັດວຽກທີ່ກຳນົດໄວ້, ຮັກສາຄວາມສອດຄ່ອງຂອງການເຮັດວຽກຂອງວົງຈອນໃນການນຳໃຊ້ທີ່ຢູ່ໃຕ້ເງື່ອນໄຂດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ປ່ຽນແປງ. ຄວາມສາມາດໃນການຈັດການພະລັງງານທີ່ແຂງແຮງ ເຮັດໃຫ້ອົງປະກອບອິນດັກເຕີພະລັງງານທີ່ມີເຄື່ອງກັ້ນເຟີໄລເໝາະສົມກັບການນຳໃຊ້ທີ່ຕ້ອງການສູງ ເຊັ່ນ: ລະບົບລົດໄຟຟ້າ (electric vehicle systems), ອຸປະກອນປ່ຽນພະລັງງານທີ່ມາຈາກແຫຼ່ງທຳມະຊາດ (renewable energy converters), ແລະ ລະບົບຂັບເຄື່ອນມໍເຕີອຸດສາຫະກຳ (industrial motor drives) ເຊິ່ງຄວາມໜ້າເຊື່ອຖື ແລະ ປະສິດທິພາບແມ່ນເປັນຂໍ້ກັງວົນທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດ.

ຮູບແບບຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ຄວາມຍືດຢຸ່ນໃນການຕິດຕັ້ງຂອງເຕັກໂນໂລຊີຂດ​ລວງພະລັງງານທີ່ມີເຄື່ອງກັ້ນເຫຼັກເຊິ່ງຊ່ວຍແກ້ໄຂບັນຫາດ້ານພື້ນທີ່ ແລະ ອຸປະສັກດ້ານການອອກແບບທີ່ພົບເຫັນຢູ່ທົ່ວໄປໃນການພັດທະນາຜະລິດຕະພັນໄຟຟ້າທີ່ທັນສະໄໝ. ສ່ວນປະກອບເຫຼົ່ານີ້ສາມາດບັນລຸຄ່າຄວາມເປັນຂດລວງ ແລະ ລະດັບກະແສໄຟຟ້າທີ່ສູງພາຍໃນຂະໜາດທີ່ນ້ອຍກວ່າເມື່ອທຽບກັບຂະດລວງທີ່ບໍ່ມີເຫຼັກກັ້ນ ຫຼື ທາດເຫຼັກປຸ້ນ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ນຳໃຊ້ພື້ນທີ່ໃນແຜ່ນວົງຈອນ (PCB) ໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ. ຄວາມຍືດຍຸ່ນດ້ານແມ່ເຫຼັກຂອງຫົວໃຈເຫຼັກເຊິ່ງມີຄວາມສູງຊ່ວຍໃຫ້ຈຳນວນເສັ້ນໄຍໜ້ອຍລົງເພື່ອບັນລຸຄ່າຄວາມເປັນຂດລວງທີ່ຕ້ອງການ, ນຳໄປສູ່ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານ DC ແລະ ປັບປຸງປະສິດທິພາບໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຂະໜາດໃຫ້ນ້ອຍ. ຮູບແບບການຫຸ້ມຫໍ່ມາດຕະຖານຊ່ວຍໃຫ້ຕິດຕັ້ງໄດ້ງ່າຍໃນການອອກແບບທີ່ມີຢູ່, ແລະ ຊ່ວຍສະໜັບສະໜູນອຸປະກອນຕິດຕັ້ງອັດຕະໂນມັດ, ລົດຜ່ອນຄວາມສັບສົນໃນການຜະລິດ ແລະ ຕົ້ນທຶນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ. ຮູບແບບທີ່ມີຄວາມສູງຕ່ຳທີ່ມີໃຫ້ໃນຊຸດຂດລວງພະລັງງານທີ່ມີເຄື່ອງກັ້ນເຫຼັກເຊິ່ງຫຼາຍຊຸດສາມາດໃຊ້ໃນການນຳໃຊ້ທີ່ຈຳກັດດ້ານພື້ນທີ່ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງທຳຄວາມສະອາດສຳລັບໂທລະສັບສະມາດໂຟນ, ໂທລະສັບຕາຕະລາງ, ແລະ ອຸປະກອນທີ່ສາມາດໃສ່ໄດ້, ບ່ອນທີ່ຂໍ້ຈຳກັດດ້ານຄວາມສູງຂອງສ່ວນປະກອບແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນ. ຕົວເລືອກການຕິດຕັ້ງຫຼາຍຮູບແບບລວມທັງການຕິດຕັ້ງດ້ານໜ້າ ແລະ ການຕິດຕັ້ງຜ່ານຮູຊ່ວຍໃຫ້ມີຄວາມຍືດຢຸ່ນໃນການອອກແບບເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການດ້ານການຕິດຕັ້ງ ແລະ ຂໍ້ຈຳກັດດ້ານເຄື່ອງຈັກຕ່າງໆ. ລັກສະນະດ້ານໄຟຟ້າທີ່ຄາດເດົາໄດ້ ແລະ ຮູບແບບຂອງເທິງມາດຕະຖານຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດປ່ຽນຂດລວງທີ່ມີຢູ່ແທນທີ່ໄດ້ງ່າຍໃນເວລາອັບເກຣດການອອກແບບ ຫຼື ໃນກໍລະນີທີ່ສ່ວນປະກອບຖືກຍົກເລີກໂດຍບໍ່ຕ້ອງດັດແປງວົງຈອນຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ຜົນປະໂຫຍດດ້ານການຕິດຕັ້ງຂະຫຍາຍໄປສູ່ການຈັດການຄວາມຮ້ອນ, ເນື່ອງຈາກການອອກແບບຂດລວງພະລັງງານທີ່ມີເຄື່ອງກັ້ນເຫຼັກເຊິ່ງທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍມັກຈະມີຄຸນສົມບັດການລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ດີຂຶ້ນເຊັ່ນ: ເທິງທີ່ສຳຜັດຄວາມຮ້ອນ ຫຼື ວັດສະດຸຫຸ້ມຫໍ່ທີ່ນຳຄວາມຮ້ອນໄດ້ດີ. ການຫຼຸດຜ່ອນຈຳນວນສ່ວນປະກອບທີ່ເປັນໄປໄດ້ດ້ວຍຂດລວງທີ່ມີປະສິດທິພາບເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍງ່າຍຂຶ້ນໃນການຈັດການສິນຄ້າ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຈຳນວນລະຫັດຊິ້ນສ່ວນທີ່ເປັນເອກະລັກທີ່ຕ້ອງການໃນການຜະລິດ. ການຕິດຕັ້ງເຄື່ອງກັ້ນແມ່ເຫຼັກຊ່ວຍຂັດຂ້າງຄວາມຈຳເປັນທີ່ຈະຕ້ອງມີພື້ນທີ່ຫວ່າງລະຫວ່າງສ່ວນປະກອບ ຫຼື ອຸປະກອນກັ້ນແມ່ເຫຼັກພາຍນອກ, ເຮັດໃຫ້ນຳໃຊ້ພື້ນທີ່ໃນແຜ່ນ PCB ໄດ້ຢ່າງສູງສຸດສຳລັບວົງຈອນ ຫຼື ຟັງຊັ່ນອື່ນໆທີ່ສຳຄັນ. ການງ່າຍຂຶ້ນຂອງກົດລະບຽບການອອກແບບເກີດຈາກການກັ້ນເຂດແມ່ເຫຼັກ, ເຊິ່ງອະນຸຍາດໃຫ້ນຳໃຊ້ວິທີການຈັດວາງແຜ່ນ PCB ມາດຕະຖານໂດຍບໍ່ຕ້ອງພິຈາລະນາເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບການຈັດວາງ ຫຼື ທິດທາງຂອງສ່ວນປະກອບແມ່ເຫຼັກ. ຄວາມສາມາດໃນການນຳໃຊ້ຂອງສ່ວນປະກອບຂດລວງພະລັງງານທີ່ມີເຄື່ອງກັ້ນເຫຼັກເຊິ່ງສະໜັບສະໜູນຮູບແບບວົງຈອນ ແລະ ໂຕຈັດການຫຼາຍຮູບແບບ, ຈາກຕົວຈັດການເສັ້ນດຽວງ່າຍໆ ໄປຫາຕົວປ່ຽນໄຟຟ້າສະຫຼັບຫຼາຍຂັ້ນຕອນທີ່ສັບສົນ, ໃຫ້ວິທີແກ້ໄຂທີ່ຍືດຢຸ່ນແກ່ວິສະວະກອນອອກແບບສຳລັບຄວາມຕ້ອງການດ້ານການຈັດການພະລັງງານທີ່ຫຼາກຫຼາຍໃນໝວດໝູ່ການນຳໃຊ້ ແລະ ຕະຫຼາດຕ່າງໆ.