Masalah pembuangan panas apa yang harus dipertimbangkan saat menggunakan dioda pada inverter?

一, Desain optimasi jalur pembuangan panas

1. Optimasi desain termal PCB
Ekspansi foil tembaga: Meningkatkan area foil tembaga anoda/katoda (seperti peningkatan dari 1oz menjadi 2oz) dapat mengurangi ketahanan termal sebesar 30%. Misalnya, dengan mengatur saluran pembuangan panas (diameter 0,5 mm, jarak 1 mm) di sekitar bantalan dioda, panas dapat dialirkan ke lapisan bawah PCB, sehingga meningkatkan efisiensi pembuangan panas sebesar 25%.
Isolasi tata letak: Untuk menghindari sambungan termal antara dioda daya dan sirkuit kontrol, disarankan untuk memiliki jarak lebih besar dari atau sama dengan 5mm. Karena jarak antara MOSFET dan dioda pada inverter mobil tertentu tidak mencukupi, suhu chip kontrol melebihi standar, menyebabkan tindakan perlindungan yang salah.
2. Pemilihan metode pembuangan panas
Pembuangan panas pendingin udara: cocok untuk skenario dengan kepadatan daya<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 ℃.
Pembuangan panas pendingin cair: Ketika kepadatan daya lebih besar dari 10W/cm ³, sistem pendingin cair dapat mengurangi suhu sambungan sebesar 40 derajat. Setelah mengadopsi modul berpendingin cairan, umur dioda pada UPS pusat data telah diperpanjang dari 8 tahun menjadi 15 tahun.
Bahan perubahan fasa (PCM): Di ruang terbatas, PCM dapat menyerap kejutan termal seketika. Eksperimen menunjukkan bahwa menyematkan PCM pada inverter 5kW mengurangi amplitudo fluktuasi suhu dioda sebesar 60%.
2, Langkah-langkah utama dalam praktik teknik
1. Kriteria pemilihan perangkat
Margin tegangan dan arus: Tegangan pengenal dioda harus lebih besar dari atau sama dengan 1,5 kali tegangan sistem maksimum, dan arus pengenal harus lebih besar dari atau sama dengan 2 kali arus rata-rata. Misalnya, dalam sistem fotovoltaik 1000V, dioda tahan tegangan 1200V perlu dipilih.
VF rendah dan karakteristik IR rendah: Perangkat dengan 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. Pemantauan suhu waktu nyata
Termistor NTC: Tertanam dengan NTC di dalam paket dioda, dapat memantau suhu persimpangan secara real time. Inverter fotovoltaik tertentu secara dinamis menyesuaikan frekuensi peralihan melalui umpan balik NTC, mengurangi rentang fluktuasi suhu sambungan dioda dari ± 15 derajat hingga ± 5 derajat.
Pencitraan termal inframerah: Deteksi inframerah reguler digunakan untuk mengidentifikasi hotspot lokal. Selama pemeliharaan konverter tenaga angin, ditemukan bahwa bantalan solder dioda bersifat virtual, menyebabkan kenaikan suhu lokal hingga 80 derajat. Setelah perbaikan, efisiensi sistem dikembalikan ke 98,5%.
3. Mengurangi strategi penggunaan
Sesuaikan daya keluaran sesuai dengan suhu sekitar:

Lingkungan 40 derajat: gunakan dengan pengurangan peringkat sebesar 5%;
Lingkungan 60 derajat: gunakan dengan pengurangan peringkat sebesar 20%.
Pembangkit listrik fotovoltaik gurun menerapkan strategi penurunan daya, mengurangi tingkat kegagalan dioda dari 0,8%/tahun menjadi 0,2%/tahun.