Jedro impulznega vezja MWD ni izolirano vezje, ampak mehatronski sistem, ki združuje krmiljenje, pogon, zaznavanje in upravljanje moči. Njegovi cilji zasnove so krmiljenje impulznega ventila (običajno blatne turbine ali smernega ventila) za ustvarjanje kodiranih tlačnih impulzov z ultra-visoko zanesljivostjo, nizko porabo energije in stabilnostjo v ekstremnih okoljih.
Ključne tehnologije in izzivi pri načrtovanju visoko{0}}temperaturnih tokokrogov
1. Izbira komponente
- Osnovno načelo:Vse pasivne komponente (upori, kondenzatorji, induktorji) morajo biti visoko{0}}keramični, tantalovi ali posebni filmski kondenzatorji. Običajni elektrolitski kondenzatorji in MLCC se pri visokih temperaturah resno pokvarijo.
- Polprevodniki: Wide-temperature devices must be selected. Conventional commercial grade (0-70°C) and industrial grade (-40-85°C) devices are completely unusable. It is necessary to select extreme temperature resistant devices (-55-125°C) and ultra-high temperature devices (>150 stopinj), posebej zasnovan za sečnjo nafte.
2. Toplotno upravljanje
- Zmanjšanje porabe energije:Izberite -naprave z nizko porabo energije in optimizirajte programske algoritme za zmanjšanje proizvodnje toplote.
- Zasnova toplotne prevodnosti:Vezje je običajno zatesnjeno v-zaščitnem valju, odpornem na pritisk. Samo vezje mora prevajati toploto do zaščitnega ohišja cilindra prek toplotno prevodne silikonske masti, termičnih blazinic in drugih materialov, nato pa ohišje prenaša toploto na krožeče blato za hlajenje.
- Zasnova za izravnavo temperature:Enakomerno porazdelite-naprave z visoko močjo (kot so pogonski MOSFET-ji) na ploščo, da se izognete lokalnim vročim točkam.
3. Načrtovanje in izdelava PCB
- Substrat:Uporabite visoko{0}}temperaturne FR-4, poliimidne ali keramične podlage. Navadni FR-4 ima nizko vrednost Tg in se pri visokih temperaturah zmehča in deformira.
- Debelina bakra:Za visoko{0}}tokovne poti (kot je pogonski del) je potrebna odebeljena bakrena folija.
- Premaz:Za odpornost proti vlagi, koroziji in udarcem je treba- nanesti triodporen lak.
4. Zasnova zanesljivosti sistema
- Zasnova redundance:Zasnova redundance se lahko sprejme za ključna vezja (kot so pogoni).
- pes čuvaj:Nadzorniki strojne in programske opreme za preprečevanje uhajanja programa.
- Odkrivanje napak in obnovitev:MCU mora spremljati stanje sistema (napetost, tok, temperatura) v realnem času in lahko preide v varen način ali poskusi ponastaviti obnovitev, ko je zaznana nepravilnost.
Analiza tipičnega fizičnega izdelka
Analizirali bomo značilnosti te vrste modula vezja s pomočjo indikatorjev parametrov LH233613, hibridnega modula integriranega vezja MCM z debelim filmom, ki ga je neodvisno razvil ZITN Microelectronics. To je impulzni pogonski modul, posebej zasnovan za visoka-temperaturna in visoko{3}}zanesljiva okolja ter je posebej primeren za sisteme MWD in druga industrijska področja z visoko temperaturo, močnimi vibracijami in močnimi elektromagnetnimi motnjami. Poglejmo si njegove različne kazalnike.
1. Zmogljivost delovanja pri visokih-temperaturah
Razpon delovne temperature: -40 stopinj do +175 stopinj
Primerno za okolja z ekstremno visokimi-temperaturami, kot so vrtanje nafte, geotermalno raziskovanje, vesoljski promet in druge priložnosti z visoko-temperaturo.
S tehnologijo hibridnega integriranega vezja z debelim filmom ima dobro toplotno stabilnost in zanesljivost.
2. Širok vhod napetosti in stabilen izhod
Vhodna napetost: +24V-+33V
Izhodna napetost: +23.5V-+32.5V (vklopljeno)
Ohranja lahko stabilen izhod v širokem območju vhodne napetosti, kar je primerno za industrijska okolja z velikimi nihanji napajanja.
3. Preprosta in zanesljiva krmilna logika
Vklopite na visoki ravni (+3.3V-+5.0V) in izklopite na nizki ravni
Združljiv z običajnimi digitalnimi krmilnimi signali (kot so izhodi MCU in FPGA) z uporabniku-prijaznim vmesnikom.
4. Kompaktna struktura in visoka zanesljivost
Majhna velikost in majhna teža, primerna za vgrajene sisteme z omejenim prostorom.
Tehnologija debelega filma zagotavlja dobro delovanje proti-vibracijam in udarcem, primerno za težke delovne pogoje.
5. Nizek izklopljen-tok uhajanja
Izhodna napetost je blizu 0 V v izklopljenem stanju (tipična vrednost 0 mV, največ ± 200 mV), z nizko porabo energije in visoko varnostjo.
Scenariji uporabe te vrste modula
1. Sistem za merjenje med vrtanjem (MWD).
Uporablja se za pogon impulzov pri vrtanju nafte za nadzor generiranja impulznih signalov blata.
Deluje lahko stabilno v okoljih z visoko-temperaturo in visokim{1}}tlakom, da zagotovi zanesljivost prenosa podatkov.
2. Industrijski krmilni sistemi-za visoke temperature
Na primer pridobivanje geotermalne energije, krmiljenje visoko-temperaturnih peči, oprema za jedrsko energijo in druge priložnosti, ki zahtevajo visoko{1}}temperaturni elektronski pogon.
3. Letalstvo
Primerno za scenarije visoke-temperature in visoke-zanesljivosti, kot je nadzor motorja, vožnja senzorja visoke-temperature in nadzor leta.
4. Elektronski sistemi-vgrajeni v vozilo ali posebni elektronski sistemi v vozilu
Uporablja se za pogon aktuatorjev ali impulznih obremenitev v visoko{0}}temperaturnih prostorih za motorje ali vozilih za posebne operacije.
Za več informacij nas kontaktirajte namarketing@qdzitn.com!