Hvernig á að hanna samhliða díóðabyggingu í óþarfa orkukerfi?

一, Tækjaval: Samsvörun byggðar á færibreytum
1. Núverandi getu og næðisstjórnun
Óþarfi kerfi 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/(fjöldi samhliða tenginga x 0,8), með 20% öryggisbili áskilinn. Til dæmis, í 48V/20A kerfi þar sem 4 pípur eru tengdar samhliða, ætti að velja staka pípugerð af 30A eða hærra.
Samkvæmni spennufalls áfram: Vf dreifing Schottky díóða ætti að vera minna en eða jafnt og 5% til að forðast ójafnvægi í straumdreifingu sem stafar af mismun á leiðni spennufalli. Í nýju OBC tilviki fyrir orkutæki voru fjórar 30A Schottky díóður með Vf fráviki ± 0,1V tengdar samhliða og 0,2 Ω straumskiptiviðnám var notað til að ná straumfráviki upp á<± 5% in the entire temperature range.
2. Öfug einkenni og verndarkröfur
Spennamörk í öfugþoli: Díóða VRRM þarf að vera stærri en eða jafn 1,5 sinnum hámarks kerfisspenna. Til dæmis, í ljósnetstengdu kerfi, getur opið rafrásarspenna sólarplötunnar náð 1000V og þarf að velja TVS díóða með VRRM Stærri en eða jafnt og 1500V.
Fínstilling á öfugum batatíma: Ofurhröð bata díóða með Trr<50ns should be selected for high-frequency switching scenarios. In a power supply case of a certain communication base station, UF4007 diodes (Trr=35ns) were used instead of ordinary rectifiers to reduce reverse recovery losses by 70%.
2, Topology Design: Jafnvægi á offramboði og einangrun
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. Ákveðin iðnaðar PLC aflgjafi samþykkir tvöfalda rör samhliða hönnun og hægt er að tengja varagreinina innan 10 μ s þegar aðalrörið bilar. Orkunotkun núverandi deilingarviðnáms er stjórnað innan 0,5W.
Virkt straumdeilingarkerfi: með því að nota virka straumdeilingarflögur eins og LTC4370, næst kraftmikil straumdreifing með því að stilla hliðarspennuna. Í aflgjafahylki í gagnaveri náði 4 rör samhliða kerfi álagstraumsdreifingarvillu<± 2% through active current sharing control.
2. Óþarfi einangrunarhönnun
N+1 óþarfa svæðisfræði: Aðaleiningin og varaeiningin eru einangruð með díóðum til að tryggja að bilun í einni einingu hafi ekki áhrif á úttak kerfisins. 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.
Skiptingarlausn fyrir MOSFET: Í tilfellum sem krefjast tvíátta einangrunar eru tveir N-rásar MOSFETs tengdir aftur-til-baka og sameinaðir LTC4416 stjórnkubbnum til að ná fram einangrun með litlum tapi. Í aflgjafatilviki miðlara minnkaði þessi lausn leiðnispennufallið úr 0,45V í 0,03V, sem leiddi til 12% aukningar á skilvirkni.
3, Hitastjórnun: samlegðaráhrif milli hitaleiðni og áreiðanleika
1. Útreikningur á orkunotkun og hönnun hitaleiðni
Útreikningur á leiðnartapi: P=Vf × Iavg, lágt Vf díóða ætti að vera forgangsraðað fyrir aðstæður með miklum straumi. Til dæmis, undir 12A straumi, nær orkunotkun 0,45V Schottky díóða 5,4W, og það þarf að setja upp hitaskáp; 0,3V SiC Schottky díóðan hefur aðeins 3,6W orkunotkun og getur dreift hita á náttúrulegan hátt.
Hitaviðnámsstýring: Notaðu umbúðir með lágu hitaþoli (eins og TO-220 umbúðir með R θ JA=40 gráðu /W), ásamt hitaleiðandi kísillfeiti til að stjórna tengihitastigi undir 125 gráðum. Í tilviksrannsókn á hleðslueiningu rafknúinna ökutækja var díóðuhitahækkunin minnkað úr 45 gráðum í 25 gráður með því að fínstilla PCB koparþynnusvæðið (Stærra en eða jafnt og 100mm ²/A).
2. Hagræðing útlits og bælingu sníkjubreytu
Sníkjuvirkja inductance stjórna: Þegar PCB skipulag, lengd díóða pinna vegvísun ætti að vera<5mm to avoid the formation of oscillation circuits. In a certain photovoltaic inverter case, by arranging parallel diodes on the same side of the PCB, the parasitic inductance was reduced from 12nH to 2nH, and the reverse recovery overshoot voltage was reduced by 60%.
Hönnun hitatengis: Í atburðarásum með mikla aflþéttleika er algeng hönnun á hitaupptöku notuð til að tryggja hitajafnvægi samhliða díóða. Í ákveðnu samskiptaaflgjafatilviki var frávik hitastigs mótsins minnkað úr 15 gráðum í 5 gráður með því að setja fjórar díóða þétt við hitavaskinn.
4, Verkfræðileg sannprófun: lokað-lykkja frá uppgerð til raunverulegrar mælingar
1. Uppgerð sannprófun
SPICE líkan eftirlíking: Komdu á LTspice líkani fyrir samhliða díóða rásir til að sannreyna straumdeilingaráhrif og varmadreifingu. Í ákveðnu flugaflgjafatilviki kom í ljós með eftirlíkingu að það væri 20% straumójafnvægi í samhliða díóðum. Eftir að hafa fínstillt núverandi deilingarviðnámsfæribreytur var ójafnvægið minnkað í 5%.
Hitahermigreining: FloTHERM og önnur verkfæri eru notuð til að líkja eftir hitaleiðni og hámarka uppbyggingu hitaupptökunnar. Í tilviksrannsókn á aflgjafa fyrir járnbrautarflutning var hæð ugganna á hitaveitunni stillt úr 15 mm í 20 mm með eftirlíkingu, sem lækkaði hámarkshitastig mótanna úr 130 gráðum í 115 gráður.
2. Áreiðanleikaprófun
HALT prófun: Staðfestu hönnunarmörk með prófun á líftíma með mikilli hröðun. Í heraflgjafatilviki bilaði samhliða díóðabyggingin ekki eftir 1000 lotur af hitastigi frá -40 gráðum til +125 gráður.
EMC prófun: Staðfestu hvort hávaði sem myndast við endurheimt díóða uppfylli staðalinn. Í tilviksrannsókn á aflgjafa lækningatækja var 100pF þétti tengdur samhliða yfir díóðuna til að draga úr útgeislunartruflunum úr 45dB μV í 35dB μV.
5, Dæmigert umsóknartilvik
1. Óþarfi aflgjafi fyrir samskiptagrunnstöðvar
Notkun 4 samhliða 20A aflgjafa, hver einangruð með SR1660 Schottky díóðum (16A/60V). Gerðu þér grein fyrir miklum áreiðanleika með eftirfarandi hönnun:

Val á straumdeilingarviðnámi: 0,3 Ω/5W sementviðnám, sem tryggir að straumur eins rörs fari ekki yfir 15A
Hönnun hitaleiðni: flatarmál hitastigs Stærra en eða jafnt og 200 cm ², hitastig tengipunkta<110 ℃ under natural heat dissipation conditions
Verndaraðgerð: TVS díóða (18V/1kW) bælir niður bylgjur, varistor (150V) kemur í veg fyrir ofspennu
2. Hleðslueining fyrir ný orkutæki
Að skipta út hefðbundnum díóðum fyrir SiC MOSFET til að ná offramboði með litlum tapi:

Yfirborðsfræði: aftur-til-aftur C2M0080120D SiC MOSFET (1200V/80m Ω)
Stýrikerfi: LTC4416 bílstjóri, með leiðnispennufall upp á aðeins 0,1V
Skilvirkniaukning: Í samanburði við Schottky díóðalausnir hefur skilvirkni kerfisins aukist úr 92% í 96%