ปัญหาการกระจายความร้อนที่ควรพิจารณาเมื่อใช้ไดโอดในอินเวอร์เตอร์?

一 การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางการกระจายความร้อน

1. การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบการระบายความร้อน PCB
การขยายตัวของฟอยล์ทองแดง: การเพิ่มพื้นที่ฟอยล์ทองแดงของแอโนด/แคโทด (เช่น การอัพเกรดจาก 1 ออนซ์เป็น 2 ออนซ์) สามารถลดความต้านทานความร้อนได้ 30% ตัวอย่างเช่น โดยการจัดจุดผ่านการกระจายความร้อน (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 มม. ระยะห่าง 1 มม.) รอบๆ แผ่นไดโอด ความร้อนสามารถส่งไปที่ชั้นล่างสุดของ PCB ได้ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความร้อนได้ถึง 25%
การแยกโครงร่าง: เพื่อหลีกเลี่ยงการมีเพศสัมพันธ์ทางความร้อนระหว่างไดโอดกำลังและวงจรควบคุม แนะนำให้มีระยะห่างมากกว่าหรือเท่ากับ 5 มม. เนื่องจากระยะห่างไม่เพียงพอระหว่าง MOSFET และไดโอดในอินเวอร์เตอร์ของรถยนต์บางรุ่น อุณหภูมิของชิปควบคุมจึงเกินมาตรฐาน ทำให้เกิดการป้องกันที่ผิดพลาด
2. การเลือกวิธีการกระจายความร้อน
การกระจายความร้อนด้วยอากาศเย็น: เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความหนาแน่นของพลังงาน<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 ℃.
การกระจายความร้อนด้วยการทำความเย็นด้วยของเหลว: เมื่อความหนาแน่นของพลังงานมากกว่า 10W/cm ³ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถลดอุณหภูมิทางแยกลงได้ 40 องศา หลังจากใช้โมดูลระบายความร้อนด้วยของเหลว อายุการใช้งานของไดโอดใน UPS สำหรับศูนย์ข้อมูลก็ขยายจาก 8 ปีเป็น 15 ปี
วัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM): ในพื้นที่จำกัด PCM สามารถดูดซับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิทันทีทันใด การทดลองแสดงให้เห็นว่าการฝัง PCM ในอินเวอร์เตอร์ขนาด 5kW ช่วยลดความกว้างของความผันผวนของอุณหภูมิไดโอดลง 60%
2 มาตรการสำคัญในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรม
1. เกณฑ์การเลือกอุปกรณ์
ส่วนต่างแรงดันและกระแส: แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของไดโอดควรมากกว่าหรือเท่ากับ 1.5 เท่าของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของระบบ และกระแสไฟที่กำหนดควรมากกว่าหรือเท่ากับ 2 เท่าของกระแสเฉลี่ย ตัวอย่างเช่น ในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ 1000V จำเป็นต้องเลือกไดโอดทนแรงดันไฟฟ้า 1200V
ลักษณะ VF ต่ำและ IR ต่ำ: อุปกรณ์ที่มี 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. การตรวจสอบอุณหภูมิแบบเรียลไทม์
เทอร์มิสเตอร์ NTC: ฝังด้วย NTC ภายในแพ็คเกจไดโอด สามารถตรวจสอบอุณหภูมิทางแยกได้แบบเรียลไทม์ อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์บางตัวจะปรับความถี่การสลับแบบไดนามิกผ่านการตอบสนองของ NTC ซึ่งจะช่วยลดช่วงความผันผวนของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อไดโอดจาก ± 15 องศาเป็น ± 5 องศา
การถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรด: การตรวจจับอินฟราเรดปกติใช้เพื่อระบุฮอตสปอตในพื้นที่ ในระหว่างการบำรุงรักษาเครื่องแปลงพลังงานลม พบว่าแผ่นบัดกรีไดโอดทำงานเสมือน ทำให้อุณหภูมิในพื้นที่เพิ่มขึ้นถึง 80 องศา หลังการซ่อมแซม ประสิทธิภาพของระบบกลับคืนสู่ 98.5%
3. กลยุทธ์การใช้งานที่ลดลง
ปรับกำลังเอาท์พุตตามอุณหภูมิแวดล้อม:

สภาพแวดล้อม 40 องศา: ใช้โดยมีคะแนนลดลง 5%;
สภาพแวดล้อม 60 องศา: การใช้งานโดยมีคะแนนลดลง 20%
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในทะเลทรายใช้กลยุทธ์การลดพิกัด โดยลดอัตราความล้มเหลวของไดโอดจาก 0.8% ต่อปีเป็น 0.2% ต่อปี