Какви проблеми с разсейването на топлината трябва да се имат предвид при използване на диоди в инвертори?

一, Оптимизиран дизайн на пътя на разсейване на топлината

1. Оптимизиране на топлинния дизайн на PCB
Разширяване на медното фолио: Увеличаването на площта на медното фолио на анода/катода (като надграждане от 1oz на 2oz) може да намали термичното съпротивление с 30%. Например, чрез подреждане на отвори за разсейване на топлината (диаметър 0,5 мм, разстояние 1 мм) около диодните подложки, топлината може да се отведе до долния слой на печатната платка, подобрявайки ефективността на разсейване на топлината с 25%.
Изолация на оформлението: За да се избегне термично свързване между захранващи диоди и управляващи вериги, се препоръчва разстоянието да е по-голямо или равно на 5 mm. Поради недостатъчно разстояние между MOSFET транзистори и диоди в определен автомобилен инвертор, температурата на контролния чип надвишава стандарта, причинявайки фалшиви защитни действия.
2. Избор на метод за отвеждане на топлината
Разсейване на топлината при въздушно охлаждане: подходящо за сценарии с плътност на мощността<5W/cm ³, requiring control of airflow velocity ≥ 2m/s. For example, a 10kW household energy storage inverter uses an axial fan to control the diode junction temperature within 110 ℃.
Разсейване на топлината при течно охлаждане: Когато плътността на мощността е по-голяма от 10 W/cm³, системата за течно охлаждане може да намали температурата на свързване с 40 градуса. След приемането на модули с течно охлаждане, животът на диодите в UPS в центъра за данни е удължен от 8 години на 15 години.
Материал с фазова промяна (PCM): В затворено пространство PCM може да абсорбира мигновен термичен шок. Експериментите показват, че вграждането на PCM в 5kW инвертор намалява амплитудата на температурните колебания на диода с 60%.
2, Основни мерки в инженерната практика
1. Критерии за избор на устройство
Марж на напрежението и тока: Номиналното напрежение на диода трябва да бъде по-голямо или равно на 1,5 пъти максималното напрежение на системата, а номиналният ток трябва да бъде по-голямо или равно на 2 пъти средния ток. Например, в 1000V фотоволтаична система трябва да бъде избран диод, устойчив на напрежение 1200V.
Ниска VF и ниска IR характеристики: Устройства с VF<0.5V (Schottky diodes) or VF<1.5V (SiC diodes) are preferred. After using STPS30H100 Schottky diode (VF=0.4V) in a certain micro inverter, the efficiency was improved by 1.2%.
2. Мониторинг на температурата в реално време
NTC термистор: Вграден с NTC в диодния пакет, той може да следи температурата на прехода в реално време. Определен фотоволтаичен инвертор динамично регулира честотата на превключване чрез NTC обратна връзка, намалявайки диапазона на колебание на температурата на диодния преход от ± 15 градуса до ± 5 градуса.
Инфрачервено термично изображение: Редовното инфрачервено откриване се използва за идентифициране на локални горещи точки. По време на поддръжката на преобразувател на вятърна енергия беше установено, че подложките за запояване на диоди са виртуални, причинявайки локално повишаване на температурата до 80 градуса. След ремонт ефективността на системата е възстановена до 98,5%.
3. Стратегия за намалено използване
Регулирайте изходната мощност според температурата на околната среда:

40 градуса среда: използвайте с 5% намаление на рейтинга;
60 градуса среда: използвайте с 20% намаление на оценката.
Пустинна фотоволтаична електроцентрала приложи стратегия за понижаване на мощността, като намали процента на повреда на диода от 0,8%/година на 0,2%/година.