Ποια θέματα απαγωγής θερμότητας πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη χρήση διόδων σε μετατροπείς;

一, Σχεδιασμός βελτιστοποίησης διαδρομής απαγωγής θερμότητας

1. Βελτιστοποίηση θερμικής σχεδίασης PCB
Διαστολή φύλλου χαλκού: Η αύξηση της επιφάνειας του φύλλου χαλκού ανόδου/καθόδου (όπως η αναβάθμιση από 1 oz σε 2 ουγκιά) μπορεί να μειώσει τη θερμική αντίσταση κατά 30%. Για παράδειγμα, με την τοποθέτηση αγωγών απαγωγής θερμότητας (διάμετρος 0,5 mm, απόσταση 1 mm) γύρω από τα μαξιλαράκια διόδου, η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί στο κάτω στρώμα του PCB, βελτιώνοντας την απόδοση απαγωγής θερμότητας κατά 25%.
Απομόνωση διάταξης: Για να αποφευχθεί η θερμική σύζευξη μεταξύ των διόδων ισχύος και των κυκλωμάτων ελέγχου, συνιστάται να υπάρχει απόσταση μεγαλύτερη ή ίση με 5 mm. Λόγω της ανεπαρκούς απόστασης μεταξύ των MOSFET και των διόδων σε έναν συγκεκριμένο μετατροπέα αυτοκινήτου, η θερμοκρασία του τσιπ ελέγχου υπερέβη το πρότυπο, προκαλώντας λανθασμένες ενέργειες προστασίας.
2. Επιλογή μεθόδου απαγωγής θερμότητας
Διαρροή θερμότητας ψύξης αέρα: κατάλληλο για σενάρια με πυκνότητα ισχύος<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 ℃.
Διαρροή θερμότητας υγρής ψύξης: Όταν η πυκνότητα ισχύος είναι μεγαλύτερη από 10 W/cm ³, το σύστημα ψύξης υγρού μπορεί να μειώσει τη θερμοκρασία της διασταύρωσης κατά 40 βαθμούς. Μετά την υιοθέτηση υγρόψυκτων μονάδων, η διάρκεια ζωής των διόδων σε ένα UPS κέντρου δεδομένων έχει επεκταθεί από 8 χρόνια σε 15 χρόνια.
Υλικό αλλαγής φάσης (PCM): Σε περιορισμένο χώρο, το PCM μπορεί να απορροφήσει στιγμιαίο θερμικό σοκ. Πειράματα έδειξαν ότι η ενσωμάτωση PCM σε έναν μετατροπέα 5 kW μειώνει το εύρος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας της διόδου κατά 60%.
2, Βασικά μέτρα στην πρακτική της μηχανικής
1. Κριτήρια επιλογής συσκευής
Περιθώριο τάσης και ρεύματος: Η ονομαστική τάση της διόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με 1,5 φορές τη μέγιστη τάση του συστήματος και το ονομαστικό ρεύμα πρέπει να είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 2 φορές το μέσο ρεύμα. Για παράδειγμα, σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα 1000 V, πρέπει να επιλεγεί μια δίοδος ανθεκτική στην τάση 1200 V.
Χαρακτηριστικά χαμηλού VF και χαμηλού IR: Συσκευές με 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. Παρακολούθηση θερμοκρασίας σε πραγματικό χρόνο
Θερμίστορ NTC: Ενσωματωμένο με NTC μέσα στη συσκευασία της διόδου, μπορεί να παρακολουθεί τη θερμοκρασία της διασταύρωσης σε πραγματικό χρόνο. Ένας συγκεκριμένος φωτοβολταϊκός μετατροπέας προσαρμόζει δυναμικά τη συχνότητα μεταγωγής μέσω της ανάδρασης NTC, μειώνοντας το εύρος διακύμανσης της θερμοκρασίας διασταύρωσης διόδου από ± 15 βαθμούς σε ± 5 μοίρες.
Υπέρυθρη θερμική απεικόνιση: Η τακτική ανίχνευση υπερύθρων χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό τοπικών hotspot. Κατά τη συντήρηση ενός μετατροπέα αιολικής ενέργειας, διαπιστώθηκε ότι τα μαξιλαράκια συγκόλλησης διόδου ήταν εικονικά, προκαλώντας τοπική αύξηση της θερμοκρασίας έως και 80 βαθμούς. Μετά την επισκευή, η απόδοση του συστήματος αποκαταστάθηκε στο 98,5%.
3. Μειωμένη στρατηγική χρήσης
Ρυθμίστε την ισχύ εξόδου ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος:

Περιβάλλον 40 μοιρών: χρήση με 5% μείωση της βαθμολογίας.
Περιβάλλον 60 μοιρών: χρήση με 20% μείωση της βαθμολογίας.
Ένας φωτοβολταϊκός σταθμός στην έρημο εφάρμοσε μια στρατηγική μείωσης, μειώνοντας το ποσοστό αστοχίας διόδου από 0,8%/έτος σε 0,2%/έτος.