Akým problémom by mali diódy venovať pozornosť pri usporiadaní DPS energetických zariadení?

一, Tepelný manažment: od cesty rozptylu tepla po riadenie tepelného odporu
1. Optimalizácia cesty odvodu tepla
Môže prekročiť menovitú hodnotu (napríklad 125 stupňov pre kremíkové-diódy a 175 stupňov pre SiC diódy), čo môže mať za následok tepelné zlyhanie alebo posun parametrov.
Výpočet plochy medeného plášťa: 8-10 mm ² odvádzanie tepla medeným plášťom je potrebné na každý 1W spotrebu energie. Napríklad určitá 10A usmerňovacia dióda vyžaduje aspoň 400 mm ² medeného plášťa pri spotrebe energie 50 W, ale v skutočnom dizajne sa zachovajú len 2 mm ² medeného plášťa, čo má za následok teplotu spoja 150 stupňov a spôsobí zlyhanie šarže.
Určitý fotovoltaický invertor znížil teplotu prechodu SiC diód zo 120 stupňov na 95 stupňov zvýšením hustoty priechodu.
Heat dissipation fins and thermal conductive materials: High power scenarios (such as>50W) vyžadujú použitie rebier na odvádzanie tepla a na zníženie kontaktného tepelného odporu sa používa tepelne vodivý silikón (tepelný odpor 0,1-0,5 stupňa /W). Určitá nabíjacia stanica pre elektrické vozidlá využíva schému vodou chladenej dosky + tepelne vodivé silikónové mazivo, čo zvyšuje hustotu výkonu na 5 kW/l.
2 princípy horúceho rozloženia
Konštrukcia vzduchového potrubia: Ohrievacie prvky (ako sú diódy a MOSFET) by mali byť usporiadané striedavo pozdĺž smeru prúdenia vzduchu, aby sa zabránilo blokovaniu vzduchového potrubia vysokými komponentmi (ako sú induktory). Určitý priemyselný zdroj energie zaznamenal miestne zvýšenie teploty o 20 stupňov v dôsledku transformátora blokujúceho vzduchové potrubie.
Usporiadanie priečok: Zariadenia sa delia na priečky podľa ich tvorby tepla. Komponenty s nízkou tepelnou odolnosťou (ako sú elektrolytické kondenzátory) sú umiestnené pred prúdom chladiaceho vzduchu, zatiaľ čo komponenty generujúce vysoké teplo (ako sú výkonové diódy) sú umiestnené za prúdom chladiaceho vzduchu. Napájanie určitého servera bolo navrhnuté s delením na zníženie celkového nárastu teploty o 15 stupňov.
Tepelne citlivá ochrana zariadenia: Kryštálové oscilátory s nižšou teplotnou špecifikáciou by mali byť umiestnené na vstupe vzduchu alebo na spodnej časti zariadenia, pričom by sa nemali umiestniť priamo nad vykurovacie zariadenie.
2, Elektromagnetická kompatibilita (EMC): Kontrola parazitných parametrov a izolácia signálu
Vytváranie oscilácií LC a generovanie špičkového napätia. Napríklad v určitom projekte adaptéra bola vzdialenosť medzi diódou a filtračným kondenzátorom 50 mm a namerané reverzné špičkové napätie dosiahlo 600 V (odolné napätie diódy bolo 400 V), čo viedlo k poruche šarže.
Kompaktné usporiadanie: Dióda by mala byť priľahlá k mostíku usmerňovača alebo záťažovej svorke a dĺžka vodiča by mala byť riadená v rozmedzí 5 mm; Filtračné kondenzátory sú usporiadané v blízkosti, aby vytvorili kompaktný obvod "diódového kondenzátora". Istý komunikačný zdroj znížil spätné špičkové napätie zo 600V na 380V skrátením cesty.
Usporiadanie oddeľovacieho kondenzátora: Vysokofrekvenčné kondenzátory na filtrovanie šumu (napríklad 0,1 μ F X7R MLCC) by mali byť umiestnené v blízkosti kolíka VIN diódy so vzdialenosťou vodičov menšou alebo rovnou 1 mm, aby sa predišlo šumu. Istý DC-jednosmerný menič optimalizoval rozloženie oddeľovacieho kondenzátora, aby znížil výstupné zvlnenie z 200 mV na 50 mV.
Izolácia signálu a uzemnenie
Jednobodové uzemnenie: Napájací obvod a riadiaci obvod sú oddelené a využívajú metódu jednobodového uzemnenia. Napríklad okolité komponenty primárneho PWM riadenia IC sú uzemnené k zemi IC a potom pripojené k zemi veľkého kondenzátora; Komponenty okolo sekundárneho TL431 sú uzemnené na jeho 3. kolíku a potom pripojené k uzemneniu výstupného kondenzátora. Určitý priemyselný napájací zdroj zvýšil svoju úspešnosť testu EMI zo 60 % na 95 % prostredníctvom jednobodového uzemnenia.
Malá izolácia vodičov signálu: Vedenie kľúčového signálu (ako vedenie vzorkovania prúdu, vedenie spätnej väzby optočlena) by malo byť umiestnené mimo vodičov s vysokým prúdom (rozstup väčší alebo rovný 2 mm), aby sa zabránilo paralelnému zapojeniu. Miera falošného spustenia riadenia určitého ovládača motora sa zvýšila o 30 % v dôsledku toho, že signálové vedenie bolo paralelné s napájacím vedením.
3, Optimalizácia procesu: Návrh podložky a kontrola zvárania
1. Špecifikácia dizajnu pre spájkovacie podložky
Zhoda veľkosti: Navrhnite spájkovacie podložky presne podľa návodu na balenie. Napríklad dĺžka spájkovacej podložky DO-214AC by mala byť 6,5 ± 0,5 mm. Ak je navrhnutý na 5 mm, bude to mať za následok virtuálne spájkovanie. V dôsledku nesprávnej veľkosti podložky dosiahla virtuálna rýchlosť spájkovania diód v určitej výrobnej linke spotrebnej elektroniky 15%.
Identifikácia polarity: Polarizované diódy (ako sú Schottkyho diódy) musia byť označené anódou (A) a katódou (K) na doske plošných spojov, aby sa predišlo opačnému pripojeniu. V dôsledku opačného zapojenia diód vyhorel istý fotovoltaický menič, čo malo za následok stratu viac ako 500 000 juanov.
2 Kontrola procesu zvárania
Reflow soldering temperature curve: peak temperature controlled at 240 ± 5 ℃, holding time 30-60 seconds. Excessive temperature (>260 stupňov) môže spôsobiť oxidáciu diódových čipov pri nedostatočnej teplote (<220 ℃) can trigger cold soldering. Due to uncontrolled reflow soldering temperature in a certain automotive electronics production line, the yield of diode soldering decreased from 99% to 85%.
Hĺbka ponoru pri spájkovaní vlnou: Hĺbka ponorenia kolíkov do spájky je 1/2-2/3 dĺžky. Kvôli nedostatočnému ponoreniu do cínu sa kolíky určitého napájacieho modulu odlepili od dosky plošných spojov, čo viedlo k 20% zvýšeniu miery opravy.
4, Bezpečnostné predpisy: Elektrická vzdialenosť a konštrukcia ochrany
1. Elektrická vzdialenosť a povrchová vzdialenosť
Štandardné požiadavky: Keď je vstupné napätie 50V-250V, povrchová vzdialenosť L-N pred poistkou by mala byť väčšia alebo rovná 2,5 mm a elektrická vzdialenosť by mala byť väčšia alebo rovná 1,7 mm; vzdialenosť medzi primárnou stranou a sekundárnou stranou by mala byť väčšia alebo rovná 6,4 mm. V dôsledku nedostatočnej vzdialenosti spôsobil zdravotnícky napájací zdroj kolíziu vysoko-strany a nízkonapäťovej strany, čo viedlo k bezpečnostnej nehode.
Izolácia štrbín: Ak je vzdialenosť medzi nohami komponentu menšia alebo rovná 6,4 mm, na zlepšenie izolácie je potrebné drážkovanie (šírka väčšia alebo rovná 1 mm). Istý priemyselný regulátor zvýšil rýchlosť testovania odolnosti voči napätiu zo 70 % na 100 % prostredníctvom konštrukcie slotu.
2 Návrh ochrany

Ochrana proti ESD: Pridajte uzemňovací ochranný krúžok (šírka väčšia alebo rovná 0,5 mm) do blízkosti kolíka diódy a počas montáže použite anti-statický náramok a pracovný stôl. V dôsledku chýbajúcich anti-statických opatrení v určitej výrobnej linke spotrebnej elektroniky sa miera zlyhania používateľov diód zvýšila z 2 % na 15 %.
Prepäťová ochrana: Hodnota spätného výdržného napätia by mala byť 1,5-2 násobok skutočného maximálneho spätného napätia a mal by sa pridať RC absorpčný obvod (odpor 100 Ω -1k Ω, kapacita 0,1-0,47 μF). Určitý obvod usmerňovača striedavého prúdu 220 V používa diódy odolné voči napätiu 300 V a keď napätie siete kolíše na 240 V, spätné napätie dosiahne 340 V, čo má za následok poruchu šarže.