Які питання тепловіддачі слід враховувати при використанні діодів в інверторах?

一, Оптимізаційний проект шляху розсіювання тепла

1. Оптимізація теплової конструкції друкованої плати
Розширення мідної фольги: збільшення площі мідної фольги анода/катода (наприклад, підвищення з 1oz до 2oz) може зменшити термічний опір на 30%. Наприклад, розташувавши отвори для розсіювання тепла (діаметром 0,5 мм, відстань 1 мм) навколо діодних майданчиків, тепло може відводитися до нижнього шару друкованої плати, підвищуючи ефективність розсіювання тепла на 25%.
Ізоляція компонування: щоб уникнути теплового зв’язку між силовими діодами та схемами керування, рекомендується мати відстань більше або дорівнює 5 мм. Через недостатню відстань між МОП-транзисторами та діодами в певному автомобільному інверторі температура керуючої мікросхеми перевищила стандартну, що спричинило помилкові дії захисту.
2. Вибір способу відведення тепла
Розсіювання тепла повітряного охолодження: підходить для сценаріїв із щільністю потужності<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 ℃.
Розсіювання тепла рідинного охолодження: коли щільність потужності перевищує 10 Вт/см³, система рідинного охолодження може знизити температуру з’єднання на 40 градусів. Після впровадження модулів з рідинним охолодженням термін служби діодів ДБЖ для центрів обробки даних збільшився з 8 до 15 років.
Матеріал із зміною фази (PCM): у замкнутому просторі PCM може поглинати миттєвий термічний удар. Експерименти показали, що вбудовування PCM в інвертор потужністю 5 кВт зменшує амплітуду коливань температури діода на 60%.
2, Основні заходи в інженерній практиці
1. Критерії вибору пристрою
Запас по напрузі та струмі: номінальна напруга діода має бути більше або дорівнювати 1,5 максимальній системній напрузі, а номінальний струм має бути більше або дорівнювати 2-кратному середньому струму. Наприклад, у фотоелектричній системі 1000 В потрібно вибрати стійкий до напруги діод 1200 В.
Низькі VF та низькі характеристики ІЧ: пристрої з 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. Моніторинг температури в реальному часі
Термістор NTC: вбудований NTC у корпус діода, він може контролювати температуру переходу в реальному часі. Певний фотоелектричний інвертор динамічно регулює частоту перемикання за допомогою зворотного зв’язку NTC, зменшуючи діапазон коливань температури діодного переходу від ± 15 градусів до ± 5 градусів.
Інфрачервоне тепловізор: звичайне інфрачервоне виявлення використовується для визначення локальних гарячих точок. Під час технічного обслуговування перетворювача енергії вітру було виявлено, що контактні площадки діодів були віртуальними, що спричиняло локальне підвищення температури до 80 градусів. Після ремонту ефективність системи відновилася до 98,5%.
3. Стратегія скороченого використання
Відрегулюйте вихідну потужність відповідно до температури навколишнього середовища:

Середовище 40 градусів: використовуйте зі зниженням рейтингу на 5%;
Середовище 60 градусів: використовуйте зі зниженням рейтингу на 20%.
Фотоелектрична електростанція в пустелі реалізувала стратегію зниження номінальних характеристик, знизивши рівень виходу з ладу діодів з 0,8%/рік до 0,2%/рік.