switchingtekniikoista

Switchingtekniikat ovat menetelmiä, joilla signaaleja, energiaa tai dataa ohjataan useiden tulojen ja lähtöjen välillä kytkemällä ja katkaisemalla kytkimiä. Niitä käytetään laajasti elektroniikassa, tietoliikenteessä ja informaatiotekniikassa sekä teollisissa ohjausjärjestelmissä.

Sähkötekniikassa switching-tekniikat viittaavat kytkinten (esim. MOSFETien, IGBT:iden) nopeaan tilanvaihtoon, jolla säädetään jännitettä ja/tai virtaa. Tärkeä ilmiö on kytkinkulu, jonka hallintaan liittyy PWM-ohjaus (pulses-width modulation) ja eri topologiat kuten buck, boost sekä buck-boost. Tavoitteena on parantaa tehokkuutta, pienentää varioivaa jännitettä ja hallita lämpöä sekä sähkömansa EMI-säteilyn vaikutuksia. Kytkentätaajuus ja -laatu vaikuttavat komponenttien koon, hinnan ja lämmöntuotannon ominaisuuksiin.

Tietotekniikassa ja digitaalisessa elektroniikassa switching tarkoittaa tilojen tilapäistä vaihtoa logiikkapiireissä tai prosessoreiden sisäisen toiminnan nopeaa ajastuksessa tapahtuvaa tilanvaihtoa. Kytkimet mahdollistavat datapolkujen muodostamisen ja energian tehokkaan hallinnan sekä pienet viiveet.

Tietoliikenteessä ja verkoissa switching-tekniikat eroavat: circuit switching luo kiinteän varatun yhteyden, packet switching jakaa tiedon pieniin paloihin ja reitittää ne verkon läpi, mikä lisää joustavuutta ja tehokkuutta suurissa datamäärissä. Lisäksi käytetään kytkinfabrikoita ja ristisäätöverkkoja (crossbar), sekä aikavälin ja taajuusjakautumisen tekniikoita (TDM, FDM) tiedon reitittämiseksi.

Switchingtekniikoiden valintaan vaikuttavat kustannukset, energiatehokkuus, viiveet, luotettavuus ja sovelluksen vaatimukset. Ne kehittyvät jatkuvasti sekä materiaalien että arkkitehtuurien kautta.