Hvernig á að bæta straumflutningsgetu í gegnum samhliða díóða?

一, Líkamlegur grundvöllur og kostir samhliða tækni
Kjarnareglan um samhliða díóðatengingu er byggð á núverandi afleiðingarkerfi. Fræðilega séð, þegar N díóður með sömu breytur eru tengdar samhliða, er hægt að auka heildarstraumflutningsgetuna í N sinnum meiri en eins tækis. Til dæmis, í 50A afriðunarrás, getur notkun þriggja MUR2020 (málstraums 20A) samhliða fræðilega náð 60A straumvinnslugetu. Þessi stækkunaraðferð hefur verulega kosti:

Hagræðing kostnaðar: Í samanburði við að nota eitt hástraumstæki getur samhliða kerfið dregið úr kostnaði með því að sameina staðlað tæki. Til dæmis lækkar ákveðið ljósavirki inverter kostnað um 40% með því að samhliða fjórum SS34 Schottky díóðum (málstraumur 3A) til að skipta um eitt 12A tæki.
Óþarfi hönnun: Samhliða mannvirki hafa náttúrulega bilanaþol. Þegar díóða bilar geta þeir íhlutir sem eftir eru enn viðhaldið hlutavirkni, sem bætir verulega áreiðanleika kerfisins. Eftir að hafa tekið upp samhliða tengingarkerfi fyrir UPS aflgjafa í ákveðnu gagnaveri hefur MTBF (meðaltími milli bilana) verið aukinn í 200000 klukkustundir.
Einfölduð hitaleiðni: Straumnum er dreift á milli margra tækja, sem dregur úr einspunkts hitaþéttleika, sem er gagnlegt til að einfalda hönnun hitaleiðni. Í ákveðinni rafhleðslueiningu fyrir rafknúin ökutæki minnkar samhliða kerfið hitastigssvæðið um 30% og stjórnar hitahækkuninni innan 45 gráður.
2, Kjarnaáskoranir og bilunaraðferðir samhliða hönnunar
Þrátt fyrir að samhliða tækni hafi umtalsverða kosti, þarf að takast á við tvö kjarnaatriði í hagnýtri verkfræði:

Ójöfn straumdreifing: Vegna frávika í framleiðsluferli er yfir 0,1V munur á framspennufalli (V_F) jafnvel fyrir díóða af sömu gerð. Tæki með lægri VF munu helst leiða og bera meiri straum, sem leiðir til staðbundinnar ofhitnunar. Prófun á ljósstrengjaeftirlitskerfi sýnir að samhliða díóða með VF mismun upp á 0,15V geta náð straumdreifingarhlutfalli upp á 3:1 og hitastigshækkun háhleðslutækja er 25 gráður hærri en meðalgildi.
Hætta á hitauppstreymi: ójafn straumur getur valdið staðbundinni ofhitnun, minnkað VF enn frekar og myndað jákvæða endurgjöf. Í ákveðnu iðnaðaraflgjafatilviki leiddi samhliða kerfi án núverandi samnýtingarráðstafana til bilunar á allri einingunni vegna ofhitnunar og brennslu díóða eftir 2 klukkustundir af fullri hleðslu.
3, Hagræðingaraðferðir og verkfræðiaðferðir fyrir löggildingu iðnaðarins
Til að takast á við áðurnefnd vandamál hefur iðnaðurinn þróað þroskaðar hagræðingarlausnir sem ná yfir þrjú stig: tækjaval, hringrásarhönnun og hitastjórnun

1. Tækjaval og samsvörun
Sama lotuskimun: Forgangur ætti að vera til að velja tæki úr sömu framleiðslulotu og oblátaskurði til að tryggja mikla samkvæmni í breytum eins og VF og öfugum batatíma (t_rr). Ákveðinn framleiðandi ljósspennuspenna hefur stranglega skimað og stjórnað VF dreifingu innan ± 0,05V.
Schottky díóða forgangur: Í samanburði við venjulegar PN tengidíóða, hafa Schottky díóða lægri VF (0,3-0,6V) og betri samkvæmni breytu. Í lágspennu og háum straumsaðstæðum (eins og 12V/20A hleðslueiningum) bætir Schottky samhliða kerfið straumdeilingaráhrifin um meira en 50% miðað við venjulegar díóða.
Fjölflögupökkunartæki: með því að nota fjölflögupökkun sem hefur þegar lokið samhliða samsvörun innbyrðis (eins og tvöfaldar Schottky umbúðir), getur það einfaldað ytri hringrásarhönnun. Eftir að hafa tekið upp slík tæki í ákveðnu samskiptaorkuverkefni var PCB-svæðið minnkað um 40% og samsetningarskilvirkni var bætt um 30%.
2. Hagræðing hringrásarhönnunar
Hönnun straumdeilingarviðnáms: Tengdu litla viðnámsviðnám (venjulega 0,1-0,5 Ω) í röð við hverja díóða til að ná straumjafnvægi með spennufalli viðnáms. Því stærri sem straumurinn er, því minni þarf viðnámsgildið að vera. Til dæmis, í 100A samhliða hringrás, getur val á 0,1 Ω straumdeilingarviðnám stjórnað fráviki straumdreifingar innan ± 5%.
Virk straumdeilingartækni: Fyrir aðstæður með mikilli-nákvæmni eftirspurn er hægt að nota kraftmikið straumdeilingarkerfi sem notar samhliða MOSFET. Með því að greina straum hverrar greinar og stilla MOSFET á viðnám í rauntíma- er hægt að ná nákvæmri straumdeilingu. Eftir að þetta kerfi var tekið upp var núverandi samnýtingarnákvæmni ákveðins netþjóns aflgjafa bætt í ± 2% og skilvirknitapið minnkað í minna en 0,5%.
Skipulag og hagræðing raflagna: Tryggja samhverft skipulag samhliða tækja, stytta straumleiðir og draga úr mun á sníkjuframleiðni. Hönnunarforskriftirnar fyrir ákveðna rafbílahleðslustöð krefjast þess að lengdarmunur samhliða díóðapinna sé ekki meiri en 0,5 mm til að draga úr spennuhringi við hátíðniskipti.
3. Styrkja varmastjórnun
Hagræðing á hitaleiðni uppbyggingu: Efni eins og samræmdar hitaplötur og hitaleiðandi sílikonfeiti eru notuð til að bæta skilvirkni hitaleiðni. Ákveðinn ljósvökvi inverter bætir einsleitni hitastigshækkunar um 20 gráður með því að leggja hitadreifingarplötu undir samhliða díóða.
Hitauppgerð og sannprófun: Framkvæmdu hitauppgerð með því að nota verkfæri eins og ANSYS Icepak til að hámarka stærð hitastigsins og viftuhraða. Ákveðið iðnaðarvirkjunarverkefni lækkaði hitaleiðnikostnað um 15% með hermun, en uppfyllti IEC 60068-2-1 hitaáfallsprófunarstaðalinn.
Rauntíma eftirlit með hitastigi: Settu upp NTC hitamæli á yfirborði lykilhluta, ásamt MCU til að ná ofhitnunarvörn. UPS aflgjafi gagnavera hefur stytt bilunarviðbragðstímann í minna en 10 ms í gegnum þessa lausn.
4, Dæmigert umsóknarsvið og ávinningsgreining
1. Aukaleiðrétting á photovoltaic inverter
Í string inverter þarf aukaleiðréttingin að höndla 10-30A straum. Eftir að hafa tekið upp samhliða Schottky díóðakerfi:

Skilvirkniaukning: Leiðartapið hefur verið minnkað úr 11W (venjulegt hraðbatarör) í 5W (Schottky rör), sem hefur í för með sér 6 prósentustiga aukningu á skilvirkni.
Áreiðanleikaaukning: MTBF hefur aukist úr 150.000 klukkustundum í 250.000 klukkustundir og árleg bilanatíðni hefur lækkað um 60%.
Kostnaðarhagræðing: Lækkun uppskriftarkostnaðar fyrir einn inverter
8. Reiknað miðað við árlega framleiðslu upp á 100.000 einingar, næst árlegur kostnaðarsparnaður
800000.
2. Hleðslueining fyrir rafbíla
Í 7kW AC hleðslustöð þurfa bæði PFC aukastigið og úttaksafriðunarstigið samhliða díóða:

Aukning aflþéttleika: Með því að samhliða Schottky díóðum úr kísilkarbíði er aflþéttleikinn aukinn úr 0,5kW/L í 0,8kW/L og rúmmálið minnkað um 37,5%.
Aukning á afköstum EMC: Endurheimtunartími minnkar úr 50ns (ofurhröð batarör) í 0ns (Schottky rör), EMI hávaði minnkaður um 10dB.
Lækkun á kostnaði við allan líftímann: Þó að kostnaður við stakt tæki aukist um 20%, þá leiða batinn í skilvirkni kerfisins og lækkun á hitaleiðnikostnaði til 15% lækkunar á 5 ára heildareignarkostnaði (TCO).
3. Hátíðni leiðrétting iðnaðar aflgjafa
Í 48V/100A samskiptaaflgjafa er samhliða ofurhröð bata díóðakerfi tekið upp:

Minni skiptatapi: T-rr lækkaði úr 300ns í 50ns, minnkaði skiptatapi um 80% og jók skilvirkni úr 92% í 95%.
Úttaksgárabæling: Andstæða endurheimtarstraumstoppinn minnkar úr 5A í 1A og úttaksgáraspennan er lækkuð úr 200mV í 50mV.
Bætt vottunarhlutfall: Uppfyllir kröfur um bylgjupróf í IEC 61000-4-5 og fyrsta árangur vörunnar hefur aukist úr 70% í 95%.