Kif tiddisinja struttura parallela tad-dijodu f'sistema ta 'enerġija żejda?

一, Għażla tal-apparat: Tqabbil tal-parametri ibbażat fuq ix-xena
1. Kontroll tal-kapaċità kurrenti u diskretezza
Is-sistemi żejda jeħtieġ li jlaħħqu ma’ xenarji ta’ falliment ta’ modulu wieħed, u dajowds paralleli jeħtieġ li jissodisfaw ir-rekwiżiti li ġejjin:

Redundancy tal-kurrent nominali: Il-kurrent nominali ta 'tubu wieħed għandu jkun Akbar minn jew ugwali għall-kurrent tat-tagħbija massimu tas-sistema/(numru ta' konnessjonijiet paralleli x 0.8), b'marġni ta 'sikurezza ta' 20% riżervat. Pereżempju, f'sistema 48V/20A fejn 4 pajpijiet huma konnessi b'mod parallel, għandu jintgħażel mudell ta 'pajp wieħed ta' 30A jew ogħla.
Konsistenza tal-waqgħa tal-vultaġġ 'il quddiem: Id-dispersjoni Vf tad-dijodi Schottky għandha tkun Inqas minn jew ugwali għal 5% biex jiġi evitat l-iżbilanċ tad-distribuzzjoni tal-kurrent ikkawżat minn differenzi fil-waqgħa tal-vultaġġ tal-konduzzjoni. F'każ ġdid OBC ta 'vettura tal-enerġija, erba' dajowds Schottky 30A b'devjazzjoni Vf ta '± 0.1V ġew konnessi b'mod parallel, u intuża resistor ta' qsim tal-kurrent ta '0.2 Ω biex tinkiseb devjazzjoni kurrenti ta'<± 5% in the entire temperature range.
2. Reverse karatteristiċi u rekwiżiti ta 'protezzjoni
Marġini ta 'vultaġġ ta' reżistenza b'lura: Id-dijodu VRRM jeħtieġ li jkun Akbar minn jew ugwali għal 1.5 darbiet il-vultaġġ massimu tas-sistema. Pereżempju, f'sistema konnessa ta 'grilja fotovoltajka, il-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ tal-pannell solari jista' jilħaq 1000V, u diodes TVS b'VRRM akbar minn jew ugwali għal 1500V jeħtieġ li jintgħażlu.
Ottimizzazzjoni tal-ħin ta 'rkupru b'lura: Dajowds ta' rkupru ultra veloċi b'Trr<50ns should be selected for high-frequency switching scenarios. In a power supply case of a certain communication base station, UF4007 diodes (Trr=35ns) were used instead of ordinary rectifiers to reduce reverse recovery losses by 70%.
2, Disinn tat-Topoloġija: Ibbilanċjar Redundancy u Iżolament
1. Arkitettura tal-qsim tal-kurrent parallel
Skema ta 'qsim tal-kurrent passiv: L-ibbilanċjar tal-kurrent jinkiseb billi tgħaqqad 0.1-0.5 Ω resistors ta' qsim tal-kurrent ta 'induttanza baxxa f'serje. Ċerta provvista ta 'enerġija PLC industrijali tadotta disinn parallel ta' tubu doppju, u l-fergħa tal-backup tista 'tkun konnessa fi żmien 10 μ s meta t-tubu prinċipali jonqos. Il-konsum tal-enerġija tar-reżistenza tal-qsim tal-kurrent huwa kkontrollat ​​fi żmien 0.5W.
Skema tal-qsim tal-kurrent attiv: bl-użu ta 'ċipep tal-qsim tal-kurrent attiv bħal LTC4370, id-distribuzzjoni dinamika tal-kurrent tinkiseb billi jiġi aġġustat il-vultaġġ tal-bieb. F'każ ta 'provvista ta' enerġija taċ-ċentru tad-dejta, sistema parallela b'4 tubi kisbet żball ta 'distribuzzjoni tal-kurrent tat-tagħbija<± 2% through active current sharing control.
2. Disinn ta 'iżolament żejda
N+1 topoloġija żejda: Il-modulu prinċipali u l-modulu tal-backup huma iżolati b'diodes biex jiġi żgurat li falliment ta' modulu wieħed ma jaffettwax l-output tas-sistema. Il-provvista tal-enerġija ta 'ċertu tagħmir mediku tadotta disinn ta' redundancy 3+1, u l-modulu tal-backup huwa iżolat miċ-ċirkwit prinċipali permezz ta 'dijodes, b'ħin ta' swiċċjar ta 'ħsara ta' inqas minn 50 μ s.
Soluzzjoni ta 'sostituzzjoni MOSFET dahar ma' dahar: F'xenarji li jeħtieġu iżolament bidirezzjonali, żewġ N-MOSFETs tal-kanali huma konnessi lura-ma-dahar u kkombinati maċ-ċippa ta 'kontroll LTC4416 biex jinkiseb iżolament ta' telf baxx. F'każ ta 'provvista ta' enerġija ta 'server, din is-soluzzjoni naqqset il-waqgħa tal-vultaġġ tal-konduzzjoni minn 0.45V għal 0.03V, li tirriżulta f'żieda ta' 12% fl-effiċjenza.
3, Ġestjoni termali: sinerġija bejn id-dissipazzjoni tas-sħana u l-affidabbiltà
1. Kalkolu tal-konsum tal-enerġija u disinn tad-dissipazzjoni tas-sħana
Kalkolu tat-telf fil-konduzzjoni: P=Vf × Iavg, diodes Vf baxx għandhom ikunu prijoritizzati għal xenarji ta' kurrent għoli. Pereżempju, taħt kurrent ta '12A, il-konsum tal-enerġija ta' diode Schottky 0.45V jilħaq 5.4W, u jeħtieġ li jiġi installat sink tas-sħana; Id-dijodu Schottky 0.3V SiC għandu konsum ta 'enerġija ta' 3.6W biss u jista 'jxerred is-sħana b'mod naturali.
Kontroll tar-reżistenza termali: Bl-użu ta 'ippakkjar ta' reżistenza termali baxxa (bħal ippakkjar TO-220 b'R θ JA=40 grad /W), flimkien ma 'grass tas-silikonju konduttiv termali biex jikkontrolla t-temperatura tal-junction taħt il-125 grad. Fi studju ta 'każ ta' modulu ta 'ċċarġjar ta' vettura elettrika, iż-żieda fit-temperatura tad-dijodu tnaqqset minn 45 grad għal 25 grad billi ottimizzat iż-żona tal-fojl tar-ram tal-PCB (Akbar minn jew ugwali għal 100mm ²/A).
2. L-ottimizzazzjoni tat-tqassim u t-trażżin tal-parassiti tal-parassiti
Kontroll tal-inductance parassitiku: Meta t-tqassim tal-PCB, it-tul tar-rotta tal-pin tad-dijodu għandu jkun<5mm to avoid the formation of oscillation circuits. In a certain photovoltaic inverter case, by arranging parallel diodes on the same side of the PCB, the parasitic inductance was reduced from 12nH to 2nH, and the reverse recovery overshoot voltage was reduced by 60%.
Disinn ta 'akkoppjar termali: F'xenarji ta' densità ta 'qawwa għolja, jintuża disinn komuni tas-sink tas-sħana biex jiżgura bilanċ tat-temperatura ta' dajowds paralleli. F'ċertu każ ta 'provvista ta' enerġija ta 'komunikazzjoni, id-devjazzjoni tat-temperatura tal-junction tnaqqset minn 15-il grad għal 5 gradi billi ġew installati erba' dajowds sewwa kontra s-sink tas-sħana.
4, Verifika tal-inġinerija: ċirku magħluq-minn simulazzjoni għall-kejl attwali
1. Verifika tas-simulazzjoni
Simulazzjoni tal-mudell SPICE: Stabbilixxi mudell LTspice għal ċirkwiti paralleli tad-dijodu biex tivverifika l-effett tal-qsim tal-kurrent u d-distribuzzjoni termali. F'ċertu każ ta 'provvista ta' enerġija ta 'l-avjazzjoni, instab permezz ta' simulazzjoni li kien hemm żbilanċ kurrenti ta '20% f'dijodi paralleli. Wara li ottimizzaw il-parametri tar-reżistenza tal-qsim tal-kurrent, l-iżbilanċ tnaqqas għal 5%.
Analiżi ta 'simulazzjoni termali: FloTHERM u għodod oħra jintużaw biex jissimulaw il-mogħdija tad-dissipazzjoni tas-sħana u jottimizzaw l-istruttura tas-sink tas-sħana. Fi studju ta 'każ ta' provvista ta 'enerġija ta' transitu ferrovjarju, l-għoli tax-xewk tas-sink tas-sħana ġie aġġustat minn 15mm sa 20mm permezz ta 'simulazzjoni, u naqqas it-temperatura massima tal-junction minn 130 grad għal 115 grad.
2. Ittestjar ta 'affidabbiltà
Ittestjar ta 'WALT: Ivverifika l-limiti tad-disinn permezz ta' ttestjar ta 'ħajja ta' aċċelerazzjoni għolja. F'każ ta 'provvista ta' enerġija militari, l-istruttura parallela tad-dijodu ma fallietx wara 1000 ċiklu ta 'ċikliżmu tat-temperatura minn -40 grad sa+125 grad.
Ittestjar EMC: Ivverifika jekk il-ħoss iġġenerat mill-irkupru tar-rivers tad-dijodu jilħaqx l-istandard. Fi studju ta 'każ ta' provvista ta 'enerġija ta' apparat mediku, kapaċitur ta '100pF kien imqabbad b'mod parallel mad-dijodu biex titnaqqas l-interferenza rradjata minn 45dB μ V għal 35dB μ V.
5, Każijiet ta 'applikazzjoni tipiċi
1. Provvista ta 'enerġija żejda għal stazzjonijiet bażi ta' komunikazzjoni
Bl-użu ta '4 provvisti ta' enerġija paralleli 20A, kull wieħed iżolat minn dajowds Schottky SR1660 (16A / 60V). Irrealizza affidabilità għolja permezz tad-disinn li ġej:

Għażla tar-reżistenza tal-qsim tal-kurrent: 0.3 Ω/5W resistor tas-siment, li tiżgura li l-kurrent tat-tubu wieħed ma jaqbiżx 15A
Disinn tad-dissipazzjoni tas-sħana: żona tas-sink tas-sħana Akbar minn jew ugwali għal 200cm ², temperatura tal-junction<110 ℃ under natural heat dissipation conditions
Funzjoni ta 'protezzjoni: dajowd TVS (18V/1kW) irażżan żidiet, varistor (150V) jipprevjeni vultaġġ żejjed
2. Modulu tal-iċċarġjar għal vetturi tal-enerġija ġodda
Tissostitwixxi dajowds tradizzjonali b'MOSFETs SiC biex tinkiseb redundancy b'telf baxx:

Topoloġija: lura-għal-dahar C2M0080120D SiC MOSFET (1200V/80m Ω)
Skema ta 'kontroll: sewwieq LTC4416, b'waqgħa tal-vultaġġ tal-konduzzjoni ta' 0.1V biss
Titjib fl-effiċjenza: Meta mqabbel mas-soluzzjonijiet tad-dijodu Schottky, l-effiċjenza tas-sistema żdiedet minn 92% għal 96%