Aké problémy s rozptylom tepla by sa mali zvážiť pri použití diód v meničoch?

一, Návrh optimalizácie dráhy rozptylu tepla

1. Optimalizácia tepelného návrhu DPS
Roztiahnutie medenej fólie: Zväčšenie plochy anódovej/katódovej medenej fólie (ako napr. upgrade z 1oz na 2oz) môže znížiť tepelný odpor o 30 %. Napríklad usporiadaním priechodov pre odvod tepla (priemer 0,5 mm, rozstup 1 mm) okolo podložiek diód môže byť teplo odvedené do spodnej vrstvy dosky plošných spojov, čím sa zlepší účinnosť odvádzania tepla o 25 %.
Izolácia usporiadania: Aby sa predišlo tepelnej väzbe medzi výkonovými diódami a riadiacimi obvodmi, odporúča sa mať rozstup väčší alebo rovný 5 mm. Kvôli nedostatočnému rozostupu medzi MOSFET a diódami v určitom meniči auta prekročila teplota riadiaceho čipu normu, čo spôsobilo falošné ochranné akcie.
2. Výber spôsobu šírenia tepla
Odvod tepla chladením vzduchom: vhodné pre scenáre s hustotou výkonu<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 ℃.
Odvod tepla chladením kvapalinou: Keď je hustota výkonu väčšia ako 10 W/cm³, systém chladenia kvapalinou môže znížiť teplotu spojenia o 40 stupňov. Po prijatí kvapalinou chladených modulov sa životnosť diód v UPS dátového centra predĺžila z 8 rokov na 15 rokov.
Materiál s fázovou zmenou (PCM): V obmedzenom priestore môže PCM absorbovať okamžitý tepelný šok. Experimenty ukázali, že zabudovanie PCM do 5kW meniča znižuje amplitúdu kolísania teploty diódy o 60%.
2, Kľúčové opatrenia v inžinierskej praxi
1. Kritériá výberu zariadenia
Napäťová a prúdová rezerva: Menovité napätie diódy by malo byť väčšie alebo rovné 1,5-násobku maximálneho napätia systému a menovitý prúd by mal byť väčší alebo rovný 2-násobku priemerného prúdu. Napríklad vo fotovoltaickom systéme 1000 V je potrebné zvoliť diódu odolnú voči napätiu 1200 V.
Nízka VF a nízka IR charakteristika: Zariadenia s 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. Monitorovanie teploty v reálnom čase
NTC termistor: Integrovaný s NTC vo vnútri diódového puzdra môže monitorovať teplotu prechodu v reálnom čase. Určitý fotovoltaický invertor dynamicky upravuje spínaciu frekvenciu prostredníctvom spätnej väzby NTC, čím znižuje rozsah kolísania teploty diódového prechodu z ± 15 stupňov na ± 5 stupňov.
Infračervené tepelné zobrazovanie: Pravidelná infračervená detekcia sa používa na identifikáciu miestnych hotspotov. Počas údržby meniča veternej energie sa zistilo, že diódové spájkovacie plôšky boli virtuálne, čo spôsobilo miestne zvýšenie teploty až o 80 stupňov. Po oprave bola účinnosť systému obnovená na 98,5 %.
3. Stratégia zníženého používania
Nastavte výstupný výkon podľa okolitej teploty:

40 stupňové prostredie: použitie s 5 % znížením hodnotenia;
60 stupňové prostredie: použite s 20 % znížením hodnotenia.
Púštna fotovoltaická elektráreň zaviedla stratégiu zníženia výkonu, čím sa znížila miera zlyhania diód z 0,8 %/rok na 0,2 %/rok.