Hvernig á að velja díóða sem henta fyrir-háspennuorkukerfi?

一, Tæknileg flokkun og kjarnaeiginleikar há-díóða
1. Flokkaðu eftir efni og byggingu
Háspennudíóða sem byggir á kísil: almenna valið, með þolspennu upp á nokkur þúsund volta og langan öfugan endurheimtartíma (míkrósekúndnastig), hentugur fyrir afltíðnileiðréttingu.
Kísilkarbíð (SiC) háspennudíóða-: með þolspennu sem er yfir 3300V styttist endurheimtartíminn niður í nanósekúndur og framúrskarandi há-hitaafköst (hitastig mótanna getur náð 200 gráðum), hentugur fyrir há-tíðniskipti.
Glerpassívuð (GPP) díóða: Með því að skjóta glerlagi á yfirborð PN-mótsins er spennustöðugleiki og rakaviðnám bætt, með dæmigerð spennuviðnám 600V-1200V.
2. Flokkaðu eftir falli
Leiðréttingardíóða: breytir AC í DC, með kjarnastærðum um hámarks leiðréttan straum (IF) og öfugan batatíma (Trr).
Fast Recovery Diode (FRD): Trr Minna en eða jafnt og 50ns, hentugur fyrir há-tíðnisviðsmyndir eins og að skipta um aflgjafa og invertera.
Schottky díóða (SBD): spennulækkun áfram (0,3-0,5V), enginn endurheimtartími til baka, en takmarkaður þolspenna (venjulega Minna en eða jafnt og 200V), krefst raðtengingar til að auka þolspennu.
Tímabundin spennubælingardíóða (TVS): viðbragðstími Minna en eða jafnt og 1ns, nákvæm klemmuspenna, notuð fyrir eldingarvörn og yfirspennuvörn.
2, Sex kjarnafæribreytur til að velja há-díóða
1. Spennaviðnám (VRRM/VBR)
Skilgreining: Hámarks öfug endurtekin toppspenna (VRRM) ætti að vera 1,5-2 sinnum hærri en hámarksspenna kerfisins til að forðast bilun af völdum spennusveiflna.
Valregla:
Jafnstraumshlið ljósvakans: 1500V kerfi krefst 1700V díóða (eins og Taike Tianrun G3S170 röðin).
Togkerfi fyrir járnbrautarflutninga: 3300V kerfið krefst 3300V SiC díóða (eins og Taike Tianrun G3S330 röðin).
2. Flæðisgeta (IF/IFSM)
Skilgreining: Leiðréttur meðalstraumur (IF) verður að vera 1,5 sinnum hærri en meðalstraumur kerfisins; Hámarksbólstraumurinn (IFSM) þarf að standast tafarlaus áhrif við ræsingu eða skammhlaup.
Valregla:
Iðnaðarmótordrif: Veldu IF meiri en eða jafnt og 2 sinnum málstraumi, IFSM meiri en eða jafnt og 10 sinnum málstraumi.
Photovoltaic inverter: Veldu IF Stærri en eða jafnt og 1,5 sinnum hámarks úttaksstraumur, IFSM Stærri en eða jafnt og 20kA (8/20 μs bylgjuform).
3. Skiptihraði (Trr/Ton/Off)
Skilgreining: Hinn öfugur batitími (Trr) ákvarðar skiptitapið í-tíðnisviðum; Ton/Off tíminn hefur áhrif á viðbragðshraða kerfisins.
Valregla:
Switching power supply (>10kHz): Veldu hraðbata díóða með Trr Minna en eða jafnt og 50ns (eins og ASEMI MUR1660AC, Trr=35ns).
Kísilkarbíð inverter: Veldu SiC díóða með Trr minna en eða jafnt og 10ns (eins og Taike Tianrun G3S170 röð, Trr=8ns).
4. Jákvætt spennufall (VF)
Skilgreining: Við leiðslu hefur spennan í báðum endum bein áhrif á skilvirkni kerfisins.
Valregla:
Lágspennu og hástraumssviðsmyndir (eins og 48V DC kerfi): Forgangur ætti að gefa til að velja Schottky díóða með VF minni en eða jafnt og 0,5V.
Háspennusviðsmyndir (eins og yfir 1000V): Veldu SiC díóða með VF minna en eða jafnt og 2,5V, sem getur bætt skilvirkni um 3-5% miðað við sílikon díóða.
5. Hitaafköst (TjM/Rth)
Skilgreining: Hámarkshitastig tengipunkta (TjM) ætti að vera lægra en viðmiðunarmörk tækisins (150 gráður fyrir sílikon rör, 200 gráður fyrir SiC rör); Hitaviðnám (Rth) ákvarðar skilvirkni hitaleiðni.
Valregla:
Afleiningar með miklum þéttleika: Veldu TO-247 pakkað tæki með Rth minna en eða jafnt og 0,5 gráður /W.
Lokað umhverfisforrit: Veldu tæki með TjM Stærri en eða jafnt og 175 gráður og varahlutfallsrými.
6. Áreiðanleikavottun
Lykilviðmið:
Öryggisvottun: UL (Norður-Ameríka), TUV (Þýskaland), CQC (Kína).
Líftímapróf: Prófað í 1000 klukkustundir með því að nota HTRB (High Temperature Reverse Bias).
Áreiðanleiki umbúða: Forðastu að nota axial stinga-í umbúðir og forgangsraðaðu að velja SMT umbúðir (eins og DFN8 × 8).
3, Háspennu díóða valferli og tilviksgreining
1. Valferli
Kröfugreining: Skýrðu kerfisfæribreytur eins og spennu, straum, tíðni og umhverfishita.
Tækjaflokkun: Veldu afriðlara, hraðbata, TVS og aðrar gerðir í samræmi við virknikröfur.
Samsvörun við færibreytur: Skjá tæki sem eru umsækjendur byggð á kjarnabreytum (spennuviðnám, straumflæði, hraði).
Lækkunarhönnun: Lækkun spennu um 1,5-2 sinnum, straumlækkun um 1,2-1,5 sinnum.
Áreiðanleikasönnun: Staðfestu styrkleika tækisins með HALT (High Acceleration Life Test).
2. Dæmigert umsóknarmál
Tilfelli 1: DC hliðarvörn á ljósvakara
Krafa: Nauðsynlegt er að 1500V kerfi standist 20kA bylstraum með skilvirkni sem er meira en eða jafnt og 98%.
Valáætlun:
Aðalafriðli: Taike Tianrun 1700V/50A SiC díóða (G3S750P), VF=1.7V, Trr=8ns.
Yfirspennuvörn: Toshiba HN1D05FE TVS díóða (VR=400V, IPP=20kA).
Áhrif: Skilvirkni kerfisins bætt um 2%, viðbragðstími yfirspennuvarna Minna en eða jafnt og 1ns.
Tilfelli 2: Rail Transit Traction Converter
Krafa: 3300V kerfi, skiptitíðni 5kHz, nauðsynleg til að standast 100kA skammhlaupsstraum.-
Valáætlun:
Leiðréttingareining: Taike Tianrun 3300V/50A SiC díóða (G3S33050P), IFSM=100kA.
Hraðbata díóða: ASEMI MUR3060PT (600V/30A, Trr=35ns).
Áhrif: Rúmmál kerfisins minnkar um 30% og rofatap minnkar um 40%.
4, Framtíðarþróun í vali á háspennu díóða
1. Útbreiðsla breitt bandgap hálfleiðara
SiC díóður þola spennu yfir 3300V og framspennufall minnkað í 1,5V, sem gerir þær hentugar fyrir miðspennu dreifikerfi yfir 10kV.
Gallíumnítríð (GaN) díóður hafa farið inn í háspennusviðið, þar sem öfugsnúningur er styttri en 1ns.
2. Greindur val tól
Birgir býður upp á nethermunarvettvang (eins og Taike Tianrun SiC veljara), sem mælir sjálfkrafa með tækjasamsetningum eftir að kerfisfæribreytur eru færðar inn.
Stafræn tvíburatækni er notuð til að spá fyrir um líftíma og bilunarham tækja við erfiðar notkunarskilyrði.
3. Modularization og samþætting
Díóða og IGBT/MOSFET eru samþætt í eina einingu (eins og Infineon EasyPACK röð), sem einfaldar kerfishönnun.
Press Pack umbúðir auka höggþol og skilvirkni hitaleiðni háspennutækja.