Met welke problemen met warmteafvoer moet rekening worden gehouden bij het gebruik van diodes in omvormers?

一, Optimalisatieontwerp van het warmtedissipatiepad

1. Optimalisatie van het thermische ontwerp van PCB's
Uitbreiding van koperfolie: Het vergroten van het oppervlak van de anode/kathodekoperfolie (zoals het upgraden van 1oz naar 2oz) kan de thermische weerstand met 30% verminderen. Door bijvoorbeeld via's voor warmteafvoer (diameter 0,5 mm, afstand 1 mm) rond de diodepads aan te brengen, kan warmte naar de onderste laag van de PCB worden geleid, waardoor de efficiëntie van de warmteafvoer met 25% wordt verbeterd.
Lay-outisolatie: Om thermische koppeling tussen vermogensdiodes en stuurcircuits te voorkomen, wordt een afstand van groter dan of gelijk aan 5 mm aanbevolen. Door onvoldoende afstand tussen MOSFET's en diodes in een bepaalde auto-omvormer overschreed de temperatuur van de besturingschip de norm, wat valse beschermingsacties veroorzaakte.
2. Selectie van de warmteafvoermethode
Warmteafvoer door luchtkoeling: geschikt voor scenario's met vermogensdichtheid<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 ℃.
Warmteafvoer door vloeistofkoeling: wanneer de vermogensdichtheid groter is dan 10 W/cm³, kan het vloeistofkoelsysteem de junctietemperatuur met 40 graden verlagen. Na het gebruik van vloeistofgekoelde modules is de levensduur van diodes in een datacenter-UPS verlengd van 8 naar 15 jaar.
Phase Change Material (PCM): In een besloten ruimte kan PCM onmiddellijke thermische schokken absorberen. Experimenten hebben aangetoond dat het inbedden van PCM in een 5 kW-omvormer de amplitude van diodetemperatuurschommelingen met 60% vermindert.
2, Belangrijke maatregelen in de techniekpraktijk
1. Criteria voor apparaatselectie
Spannings- en stroommarge: De nominale spanning van de diode moet groter zijn dan of gelijk zijn aan 1,5 keer de maximale systeemspanning, en de nominale stroom moet groter zijn dan of gelijk zijn aan 2 keer de gemiddelde stroom. In een fotovoltaïsch systeem van 1000 V moet bijvoorbeeld een spanningsbestendige diode van 1200 V worden geselecteerd.
Lage VF- en lage IR-kenmerken: Apparaten met 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. Realtime temperatuurbewaking
NTC-thermistor: ingebed met NTC in het diodepakket, kan het de junctietemperatuur in realtime bewaken. Een bepaalde fotovoltaïsche omvormer past de schakelfrequentie dynamisch aan via NTC-feedback, waardoor het fluctuatiebereik van de diode-junctietemperatuur wordt verminderd van ± 15 graden tot ± 5 graden.
Infrarood-thermische beeldvorming: Regelmatige infrarooddetectie wordt gebruikt om lokale hotspots te identificeren. Tijdens het onderhoud aan een windenergie-omvormer bleek dat de diodesoldeervlakken virtueel waren, waardoor een lokale temperatuurstijging tot 80 graden ontstond. Na reparatie werd het systeemrendement hersteld naar 98,5%.
3. Verminderde gebruiksstrategie
Pas het uitgangsvermogen aan op basis van de omgevingstemperatuur:

Omgeving van 40 graden: gebruik met een ratingverlaging van 5%;
Omgeving van 60 graden: gebruik met een reductie van 20% in beoordeling.
Een fotovoltaïsche elektriciteitscentrale in de woestijn implementeerde een derating-strategie, waardoor het uitvalpercentage van diodes werd teruggebracht van 0,8%/jaar naar 0,2%/jaar.