Hvilke varmeafledningsproblemer skal overvejes, når du bruger dioder i invertere?

一, Optimeringsdesign af varmeafledningsvej

1. PCB termisk design optimering
Kobberfolieudvidelse: Forøgelse af anode/katode kobberfoliearealet (såsom opgradering fra 1 oz til 2 oz) kan reducere termisk modstand med 30 %. For eksempel, ved at arrangere varmeafledningsvias (diameter 0,5 mm, afstand 1 mm) rundt om diodepuderne, kan varme ledes til det nederste lag af printkortet, hvilket forbedrer varmeafledningseffektiviteten med 25 %.
Layoutisolering: For at undgå termisk kobling mellem effektdioder og styrekredsløb anbefales det at have en afstand på større end eller lig med 5 mm. På grund af utilstrækkelig afstand mellem MOSFET'er og dioder i en bestemt bilinverter oversteg temperaturen på kontrolchippen standarden, hvilket forårsagede falske beskyttelseshandlinger.
2. Valg af varmeafledningsmetode
Luftkølende varmeafledning: velegnet til scenarier med effekttæthed<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 ℃.
Væskekølende varmeafledning: Når effekttætheden er større end 10W/cm³, kan væskekølesystemet reducere overgangstemperaturen med 40 grader. Efter at have vedtaget væskekølede moduler, er levetiden for dioder i et datacenter UPS blevet forlænget fra 8 år til 15 år.
Faseændringsmateriale (PCM): I et begrænset rum kan PCM absorbere øjeblikkelige termiske stød. Eksperimenter har vist, at indlejring af PCM i en 5 kW inverter reducerer amplituden af ​​diodetemperaturudsving med 60 %.
2, Nøgleforanstaltninger i ingeniørpraksis
1. Enhedsvalgskriterier
Spænding og strømmargin: Diodens nominelle spænding skal være større end eller lig med 1,5 gange den maksimale systemspænding, og mærkestrømmen skal være større end eller lig med 2 gange gennemsnitsstrømmen. For eksempel skal der i et 1000V solcelleanlæg vælges en 1200V spændingsbestandig diode.
Lav VF og lav IR karakteristika: Enheder med 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. Temperaturovervågning i realtid
NTC termistor: Indlejret med NTC inde i diodepakken kan den overvåge overgangstemperaturen i realtid. En bestemt fotovoltaisk inverter justerer dynamisk omskiftningsfrekvensen gennem NTC-feedback, hvilket reducerer udsvingsområdet for diodeforbindelsestemperaturen fra ± 15 grader til ± 5 grader.
Infrarød termisk billeddannelse: Regelmæssig infrarød detektion bruges til at identificere lokale hotspots. Under vedligeholdelsen af ​​en vindkraftkonverter blev det konstateret, at diodeloddepuderne var virtuelle, hvilket forårsagede en lokal temperaturstigning på op til 80 grader. Efter reparation blev systemeffektiviteten genoprettet til 98,5 %.
3. Reduceret brugsstrategi
Juster udgangseffekten i henhold til den omgivende temperatur:

40 graders miljø: brug med 5 % reduktion i vurderingen;
60 graders miljø: Brug med 20 % reduktion i vurderingen.
Et ørkenfotovoltaisk kraftværk implementerede en deratingstrategi, der reducerede diodefejlraten fra 0,8%/år til 0,2%/år.