Jadrom obvodu impulzov MWD nie je izolovaná obvodová doska, ale mechatronický systém integrujúci riadenie, pohon, snímanie a správu napájania. Jeho konštrukčným cieľom je ovládať impulzný ventil (zvyčajne bahennú turbínu alebo smerový ventil) na generovanie kódovaných tlakových impulzov s mimoriadne-vysokou spoľahlivosťou, nízkou spotrebou energie a stabilitou v extrémnych prostrediach.
Kľúčové technológie a výzvy v{0}}dizajne vysokoteplotných obvodov
1. Výber komponentov
- Základný princíp:Všetky pasívne komponenty (rezistory, kondenzátory, induktory) musia byť vysokoteplotné keramické, tantalové alebo špeciálne filmové kondenzátory. Bežné elektrolytické kondenzátory a MLCC pri vysokých teplotách vážne zlyhajú.
- Polovodiče: 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 stupňov) špeciálne navrhnutý na ťažbu ropy.
2. Tepelný manažment
- Zníženie spotreby energie:Vyberajte zariadenia s nízkou spotrebou energie čo najviac{0} a optimalizujte softvérové algoritmy, aby ste znížili tvorbu tepla.
- Konštrukcia tepelnej vodivosti:Doska plošných spojov je zvyčajne utesnená v ochrannom valci odolnom proti tlaku-. Samotná doska plošných spojov musí odvádzať teplo do ochranného plášťa valca cez tepelne vodivé silikónové mazivo, tepelné podložky a iné materiály a potom plášť prenáša teplo do cirkulujúceho bahna na chladenie.
- Dizajn vyrovnávania teplôt:Zariadenia s vysokým{0}}výkonom (ako sú tranzistory MOSFET) rozmiestnite rovnomerne na dosku, aby ste sa vyhli lokálnym horúcim miestam.
3. Návrh a výroba PCB
- Substrát:Používajte vysokoteplotné FR-4, polyimidové alebo keramické substráty. Bežný FR-4 má nízku hodnotu Tg a pri vysokých teplotách zmäkne a deformuje sa.
- Hrúbka medi:Pre vysokoprúdové trasy (ako je napríklad sekcia pohonu) je potrebná hrubšia medená fólia.
- Náter:Na odolnosť proti vlhkosti, korózii a nárazom je potrebné naniesť troj{0}}odolný náter.
4. Návrh spoľahlivosti systému
- Dizajn redundancie:Pre kľúčové obvody (ako sú pohony) možno použiť redundantný dizajn.
- Strážny pes:Hardvérové a softvérové strážne psy na zabránenie úniku programu.
- Detekcia a obnova porúch:MCU potrebuje monitorovať stav systému (napätie, prúd, teplotu) v reálnom čase a po zistení abnormality môže vstúpiť do bezpečného režimu alebo sa pokúsiť o obnovenie obnovenia.
Analýza typického fyzikálneho produktu
Charakteristiky tohto typu obvodového modulu budeme analyzovať prostredníctvom indikátorov parametrov LH233613, modulu MCM hrubovrstvového hybridného integrovaného obvodu nezávisle vyvinutého spoločnosťou ZITN Microelectronics. Ide o modul impulzného pohonu špeciálne navrhnutý pre prostredie s vysokou-teplotou a vysokou-spoľahlivosťou a je obzvlášť vhodný pre systémy MWD a iné priemyselné oblasti s vysokou teplotou, silnými vibráciami a silným elektromagnetickým rušením. Pozrime sa na jeho rôzne ukazovatele.
1. Schopnosť prevádzky pri vysokých-teplotách
Rozsah prevádzkovej teploty: -40 stupňov až +175 stupňov
Vhodné pre extrémne vysoké-teplotné prostredia, ako je ťažba ropy, geotermálny prieskum, kozmonautika a iné-teploty.
Vďaka technológii hybridného integrovaného obvodu s hrubým filmom má dobrú tepelnú stabilitu a spoľahlivosť.
2. Široký napäťový vstup a stabilný výstup
Vstupné napätie: +24V-+33V
Výstupné napätie: +23.5V-+32.5V (v zapnutom stave)
Dokáže udržať stabilný výstup v širokom rozsahu vstupného napätia, vhodného pre priemyselné prostredia s veľkými výkyvmi napájania.
3. Jednoduchá a spoľahlivá logika riadenia
Zapnite na vysokej úrovni (+3.3V-+5.0V) a vypnite na nízkej úrovni
Kompatibilné s bežnými digitálnymi riadiacimi signálmi (ako sú výstupy MCU a FPGA) s používateľsky-priateľským rozhraním.
4. Kompaktná štruktúra a vysoká spoľahlivosť
Malé rozmery a nízka hmotnosť, vhodné pre vstavané systémy s obmedzeným priestorom.
Technológia hrubého filmu poskytuje dobrý anti{0}}vibračný a{1}}nárazový výkon, vhodný pre drsné pracovné podmienky.
5. Low Off-Stav úniku prúdu
Výstupné napätie je vo vypnutom stave blízko 0V (typická hodnota 0mV, maximálne ±200mV), s nízkou spotrebou energie a vysokou bezpečnosťou.
Aplikačné scenáre tohto typu modulu
1. Systém merania počas vŕtania (MWD).
Používa sa na impulzný pohon pri ropných vrtoch na riadenie generovania impulzných signálov bahna.
Môže stabilne fungovať v prostredí s vysokou-teplotou a{1}}tlakom, aby sa zabezpečila spoľahlivosť prenosu údajov.
2. Vysokoteplotné priemyselné riadiace systémy
Napríklad výroba geotermálnej energie, vysokoteplotné riadenie pece, jadrové energetické zariadenia a iné príležitosti, ktoré si vyžadujú vysokoteplotný elektronický pohon.
3. Letectvo a kozmonautika
Vhodné pre scenáre s vysokou-teplotou a vysokou{1}}spoľahlivosťou, ako je monitorovanie motora, riadenie pomocou snímača vysokej-teploty a riadenie letu.
4. Elektronické-systémy vozidla alebo špeciálne elektronické systémy vozidla
Používa sa na pohon aktuátorov alebo impulzných záťaží vo vysokoteplotných{0}}priestoroch motora alebo vo vozidlách so špeciálnou prevádzkou.
Pre viac informácií nás prosím kontaktujte namarketing@qdzitn.com!