Hvordan vælger man Schottky-dioder i energilagringssystemer for at reducere tab?

1, Analyse af tabsmekanisme: Roden til energieffektivitetsfordele ved Schottky-dioder
Energitabet i energilagringssystemer kommer hovedsageligt fra tre veje: ledningstab, koblingstab og omvendt genvindingstab. Schottky-dioder har opnået en omfattende overgåelse af traditionelle PN-forbindelsesdioder gennem materialeinnovation og strukturelt design.

Kontrol af ledningstab
Schottky-dioder bruger metalhalvlederforbindelser (Schottky-barrierer) i stedet for PN-forbindelser, og deres fremadgående spændingsfald (Vf) er normalt 0,2-0,5V, hvilket er mere end 50 % lavere end almindelige siliciumdioder (0,7-1,0V). Tager man 100A strøm som eksempel, er ledningstabet for almindelige dioder 70W, mens Schottky-dioder kun er 20-50W. I batteristyringssystemet i BYD Han EV forbedrer brugen af ​​lav Vf Schottky dioder systemets samlede effektivitet med 1,2 % og øger rækkevidden med 3-5 kilometer.
Optimering af afbrydertab
Schottky-dioder har ingen minoritetsbærerlagringseffekt, og den omvendte gendannelsestid (Trr) kan forkortes til 10-100ns, hvilket er tre størrelsesordener lavere end almindelige dioder (mikrosekundniveau). I Siemens SINAMICS G120 frekvensomformeren øger anvendelsen af ​​Schottky-dioder koblingsfrekvensen fra 20 kHz til 100 kHz, reducerer koblingstab med 60 % og øger systemets effekttæthed med 40 %.
Omvendt lækstrømsstyring
Selvom den omvendte lækstrøm (Ir) for Schottky-dioder er højere end den for almindelige dioder, kan materialeoptimering (såsom brug af silicium-baserede epitaksiale wafere og ædelmetalkontaktlagsprocesser) kontrollere Ir ved mikroampere ved høje temperaturer. 1N5819WS-modellen af ​​Heketai Electronics har Ir på kun 5 μA ved 125 grader, hvilket opfylder de strenge krav til energilagringssystemer til statisk strømforbrug.
2, Nøgleparametermatchning: udvælgelsesmetodologi fra teori til teknik
Anvendelsesscenarierne for energilagringssystemer kræver diversificerede parametre for Schottky-dioder, og der skal etableres en valgmatrix fra fire dimensioner: spænding, strøm, frekvens og temperatur.

Spændingsparametertilpasning
Omvendt spændingsmodstand (VRRM): Den skal være 1,2-1,5 gange højere end systemets maksimale spænding. For eksempel, i et 48V energilagringssystem, hvis der anvendes en 12-strengs batteripakke (maksimal spænding 54V), skal der vælges en model med VRRM større end eller lig med 80V (såsom Semiconductor SMBJ75A).
Reverse Recovery Voltage (VRM): I pulsapplikationer skal virkningen af ​​spændingsspidser på enheden overvejes. Tesla Solar Roof bruger siliciumcarbid Schottky dioder med en VRM på 600V, som kan modstå forbigående overspændinger som lynnedslag.
Aktuel parametertilpasning
Gennemsnitlig strøm (IF): Den skal dække 1,5 gange systemets maksimale driftsstrøm. I SG3125HV-inverteren til Sunac Power bruges Schottky-dioder med IF=50A til at opfylde kravene til fuld belastning af et 100kW-system.
Overspændingsstrøm (IFSM): Den skal modstå transiente strømme under batteriopladning og -afladningsprocesser. MBR1045CT-modellen fra Heketai Electronics kan modstå en overspændingsstrøm på 100A og er velegnet til startchok-scenarier for elektriske køretøjers OBC (-oplader).
Matchning af frekvensparameter
Maksimal driftsfrekvens (fM): Den skal svare til skiftefrekvensen for skiftestrømforsyningen. I Huawei SUN2000-inverteren bruges en Schottky-diode med fM=1MHz for at opnå 99 % MPPT-sporingseffektivitet.
Junction capacitance (Cj): Lav Cj kan reducere opladnings- og afladningstab under høj-omskiftning. RB521D1-30-Q1 model Cj fra Anbang Electronics er kun 2pF og er velegnet til RF (radiofrekvens) applikationer.
Tilpasning af temperaturparametre
Arbejdstemperaturområde: Det er nødvendigt at dække de ekstreme miljøtemperaturer i energilagringssystemet. Det DFN1006-pakkede produkt fra Heketai Electronics kan fungere stabilt inden for området -40 grader til 125 grader, med spændingsdrift kontrolleret inden for ± 0,05%/grad, hvilket opfylder kravene til strømforsyningsstabilitet i ADAS (Advanced Driver Assistance Systems).
Termisk modstand (R θ JA): Indpakning med lav termisk modstand kan forbedre varmeafledningseffektiviteten. Den termiske modstand af TO-220-pakken er 15 grader /W, mens DFN1006-pakken kan reducere den til 5 grader /W, hvilket væsentligt reducerer enhedens temperaturstigning.
3, applikationsscenarietilpasning: udvælgelsespraksis fra generel til tilpasset
De diversificerede anvendelsesscenarier for energilagringssystemer kræver differentierede krav til Schottky-dioder, og tilpasset valg skal foretages baseret på specifikke scenarier.

Batteristyringssystem (BMS)
Beskyttelse mod omvendt opladning: Vælg modeller med lav Vf og høj IFSM. Den smarte dørlås fra Deshmann anvender BAT54-seriens Schottky-diode (Vf=0.3V, IFSM=30A), som opnår 99,99 % anti-omvendt opladning i et miljø på -40 grader ~85 grader.
Balanceret kontrol: Vælg modeller med lav Ir og høj VRRM. Ningde Times energilagringssystem anvender SD101AW-modellen (Ir=0.2 μA, VRRM=1000V) for at opnå millivolt-niveaubalanceret kontrol mellem batteripakker.
DC-DC-konverter
Synkron ensretning: Det er nødvendigt at vælge en model med lav Vf og lav R θ JA. Sunshine Power SG3125HV-inverteren anvender Schottky-dioder pakket i SOD-123 (Vf=0.25V, R θ JA=30 grad /W), med en konverteringseffektivitet på 98,7 %.
Soft switching-teknologi: Der skal vælges modeller med lav Qrr (reverse recovery charge). MBR20100CT model Qrr fra Heketai Electronics er kun 5nC og er velegnet til ZVS (zero voltage switching) kredsløb, hvilket reducerer switch tab med 70%.
PV inverter
MPPT-sporing: Vælg modeller med høj fM og lav Cj. Huawei SUN2000 inverteren bruger Schottky dioder pakket i SMA (fM=1MHz, Cj=5pF) for at opnå en hurtig respons på 0,1ms niveau.
Ø-beskyttelse: Modeller med høj VRRM og lav Ir skal vælges. Tesla Solar Roof bruger siliciumcarbid Schottky-dioder (VRRM=600V, Ir=1 μA) til at afbryde omvendt strøm inden for 0,1 sekunder i tilfælde af netfejl.