Hvernig getur einingaorkubúnaður dregið úr orkunotkun með díóðum?

一, Tæknileg meginregla: Fylgni milli eiginleika díóða og aukins orkunýtni
Kjarni orkunýtni kostur díóða liggur í lágu framspennufalli (Vf) og hröðum endurheimt (Trr) eiginleikum þeirra. Framspennufall hefðbundinna kísilafriðlardíóða er venjulega 0,6-0,7V, á meðan Schottky-díóður minnka Vf í 0,1-0,4V í gegnum málmhálfleiðarasnertimannvirki, og kísilkarbíð (SiC) Schottky-díóður geta jafnvel lækkað það niður fyrir 0,2V. Ef 48V/20A kerfið er tekið sem dæmi, ef Schottky díóða með Vf=0.4V er notuð, er leiðartapið 8W; ef kísilldíóða með Vf=0.7V er notuð nær tapið 14W og nýtnimunurinn er marktækur.

Reverse recovery time (Trr) er lykilfæribreyta í hátíðniskiptaaðstæðum. Trr venjulegra afriðlardíóða getur náð hundruðum nanósekúndna, sem leiðir til öfugs endurheimtarstraums meðan á skiptiferlinu stendur, sem veldur auknu tapi og spennustoppum. Trr af ofurhröðum bata díóðum (eins og UF4007) er hægt að þjappa í innan við 35ns, og SiC díóða geta náð næstum núll endurheimtareiginleikum, sem minnkar rofatap um meira en 70%.

2, Tækjaval: Staðfesta breytusamsvörun sem byggir á senu
1. Núverandi getu og næðisstjórnun
Einingakerfi þurfa að takast á við bilun í einni einingu og samhliða díóða þarf að uppfylla eftirfarandi kröfur:

Málstraumsofframboð: Málstraumur eins rörs ætti að vera meiri en eða jafn hámarksálagsstraumi kerfisins deilt með (fjöldi samhliða tenginga x 0,8). Til dæmis, í hleðslueiningu nýrra orkubíla, eru fjórar 30A SiC Schottky díóðar tengdar samhliða, sem geta stutt stöðugt straumafköst upp á 120A og tryggt 20% öryggisbil.
Samræmi framspennufalls: Vf dreifing samhliða díóða ætti að vera minna en eða jafnt og 5%. Í ákveðnu tilfelli ljósvaka, með því að skima tæki með Vf frávik upp á ± 0,05V, var frávik straumdreifingar á öllu hitastigi minnkað í<± 3%.
2. Öfug einkenni og verndarkröfur
Spennamörk í öfugþoli: Díóða VRRM þarf að vera stærri en eða jafn 1,5 sinnum hámarks kerfisspenna. Í 1500V ljósnetstengdu kerfi þarf að velja tæki með VRRM Stærra en eða jafnt og 2200V.
Öfug lekstraumsstýring: Við háhitaskilyrði getur öfugur lekastraumur Schottky díóða aukist í tugi milliampa. Með því að nota breitt bandgap efni (eins og GaN) eða samsett mannvirki (svo sem hagræðingu hindrunarlags) er hægt að bæla lekastrauminn við 125 gráður niður fyrir 1 μA.
3, Topology Design: Collaborative Optimization of Offramboð og skilvirkni
1. Samhliða núverandi hlutdeild arkitektúr
Óvirkt straumdeilingarkerfi: Straumjöfnun er náð með því að tengja 0,1-0,5 Ω straumdeilingarviðnám með lágum inductance í röð. Í aflgjafatilviki ákveðinnar samskiptagrunnstöðvar er 4 rör samhliða hönnun tekin upp. Þegar aðalrörið bilar getur varaútibúið tekið við innan 10 μ s og orkunotkun núverandi deilingarviðnáms er stjórnað innan 0,5W.
Virkt straumdeilingarkerfi: með því að nota virka straumdeilingarflögur eins og LTC4370, er kraftmikil úthlutun náð með því að stilla hliðarspennuna. Í aflgjafahylki fyrir gagnaver náði 4 rör samhliða kerfi álagstraumsdreifingarvillu<± 2% through active control.
2. Óþarfi einangrunarhönnun
N+1 óþarf staðfræði: Aðaleiningin og varaeiningin eru einangruð með díóðum. Aflgjafi ákveðins lækningabúnaðar tekur upp 3+1 offramboðshönnun og varaeiningin er einangruð frá aðalrásinni í gegnum díóða, með bilunarrofi sem er innan við 50 μs.
Tilvalin lausn til að skipta um díóða: Notaðu stýringar eins og LTC4412 til að keyra MOSFETs, ná nærri núlli spennufallseinangrun. Í aflgjafatilviki miðlara minnkaði þessi lausn leiðnispennufallið úr 0,45V í 0,02V, sem leiddi til 12% aukningar á skilvirkni.
4, Verkfræði: Orkusparandi áhrif í dæmigerðum sviðsmyndum
1. Hleðslukerfi fyrir ný orkutæki
Í hleðslutæki í bílnum (OBC) framkvæma Schottky díóða leiðréttingar- og fríhjólaaðgerðir. Með því að nota SiC Schottky díóða með Vf=0.2V hefur hleðslunýtni ákveðinnar bifreiðagerðar verið bætt úr 92% í 95% og stakur hleðslutími hefur verið styttur um 3-5 mínútur (tekið 6,6kW hleðslutæki sem dæmi). Á sama tíma hefur orkunotkun kælikerfisins minnkað um 30%.

2. Photovoltaic inverter
Í strenginverterum eru díóðar notaðar fyrir samruna DC hliðar og leiðréttingu AC hliðar. Í ákveðnu 100kW ljósakerfistilviki, með því að skipta út sílikondíóðum fyrir SiC ofurhraða endurheimtardíóða, jókst skilvirkni inverter umbreytingar úr 98,2% í 98,8% og árleg orkuframleiðsla jókst um um 480kWh.

3. Óþarfi aflgjafi fyrir gagnaver
Í 48V/100A óþarfi aflgjafakerfi er virkt straumdeilingarkerfi tekið upp með 4 samhliða rörum. Með því að fínstilla PCB skipulagið (lengd pinnaleiðar<5mm) and heat dissipation design (heat sink area ≥ 200cm ²), the diode junction temperature was reduced from 130 ℃ to 105 ℃, and the system MTBF (mean time between failures) was doubled.