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電源電子

傳統電子產品的重點是處理資料,相較之下,電源電子產品則是以處理電力為主:發電、變電,以及從電源傳輸到負載。此技術在各個產業中被廣泛使用,包括發電和配電的電力公司、汽車,以及家用電器。其電力處理範圍從兆兆瓦到毫瓦不等。某些發展趨勢會導致電源電子裝置的設計人員面臨許多挑戰,下面詳細說明。

  • 發電與輸電 - 對於電網來說,光伏(PV)和風力發電等可再生能源帶來了新的挑戰,而傳統發電廠由於蓋在用電單位附近,所以沒有這些挑戰。具備良好風力和日照條件的地點,不一定臨近用電地點,因此發電廠必須靠近「能源點」,輸電距離也因而拉長。PV 電源通常是直流的,為此必須經過大功率逆變器的轉換,才能加入交流電網。
  • 汽車 - 即使傳統的燃油汽車也包含數十個中小型電動機、交流發電機、傳統電池以及電子子系統,而且數量逐年增加。電力汽車(EV)和混合電力汽車(HEV)的設計師面臨前所未有的挑戰,如高功率驅動馬達、可再生煞車配置中的發電機和大容量電池。傳動系統控制的問題,變成了機械電子問題:亦即機電元件、電源電子、微控制器晶片(例如引擎控制單元或 ECU)和控制軟體的組合。
  • 消費性電子產品 - 諸如智慧手機等裝置和組成「物聯網(IoT)」的新型裝置,通常都是由電池供電的,而且體積輕薄。功率轉換效率是實現長電池使用壽命、預防過熱的關鍵。電源管理單元(PMU)是針對這些大容量應用而專門客製的積體電路。設計受到多種因素的嚴格限制:效率、外形,當然考慮到消費類市場短暫的產品生命週期,產品上市時間也是一大因素。

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