Како заштитити диоде у енергетској опреми високе температуре и високе влажности?

一, Избор материјала: Погодно за уређаје који су отпорни на влагу, топлоту и високе температуре
1. Оптимизација материјала за паковање
У окружењима високе температуре и високе влажности, традиционална амбалажа од епоксидне смоле је склона раслојавању или ефекту кокица због инфилтрације водене паре. Индустријске диоде су упаковане у силикон или керамику, што може значајно побољшати њихову отпорност на влагу и топлоту. На пример, одређени фотонапонски инвертерски пројекат је изабрао керамичке инкапсулиране Шоткијеве диоде. Након непрекидног рада током 1000 сати у двоструком 85 тесту (85 степени/85% релативне влажности), није било појаве раслојавања унутар паковања, док су обични уређаји инкапсулирани епоксидном смолом експлодирали након 500 сати.

2. Надоградња процеса чипа
За окружења са високим{0}}температурама треба изабрати чипове са ниским карактеристикама струје цурења. На пример, коришћењем диода од силицијум карбида (СиЦ) може се значајно смањити обрнута струја цурења на високим температурама. Упоредно тестирање одређеног пројекта претварача енергије ветра на мору показује да је при температури споја од 125 степени, струја обрнутог цурења СиЦ диода смањена за 80% у поређењу са диодама на бази силикона{5}}, а ефикасност система је побољшана за 2,3%.

3. Принципи дизајна умањења вредности
У сценаријима високе{0}}температуре, диоде треба да буду деоценте у складу са њиховом стварном радном температуром. На пример, ако је номинални реверзни напон уређаја 60В, препоручује се да изаберете ниво отпорног напона од 100В или више на 85 степени да бисте резервисали сигурносну маргину. Одређени пројекат система за складиштење енергије смањио је стопу квара уређаја са 5% на 0,3% повећањем отпорног напона диоде са 60В на 100В.

2, Пројектовање конструкције: Управљање топлотом и заштита изолације
1. Ојачајте структуру одвођења топлоте
Ширење бакарне фолије: У ПЦБ распореду, повећање површине бакарне фолије побољшава проводљивост топлоте. Одређени пројекат фотонапонског контролера проширио је површину бакарне фолије испод диоде са 10мм² на 50мм², смањујући температуру споја за 15 степени.
Интегрисани хладњак: Пакети високе ефикасности расипање топлоте као што су ДФН и ТО-220 се користе заједно са расхладним елементима. На пример, одређени индустријски УПС пројекат користи ТО-220 упаковане диоде и инсталира алуминијумске хладњаке да контролише температуру споја унутар 120 степени током рада са пуним оптерећењем.
Примена термалне подлоге: Пуњење термалне масти или термалне подлоге између диоде и хладњака може смањити контактну топлотну отпорност. Тестови су показали да употреба силиконске термо подлоге дебљине 0,5 мм може смањити топлотни отпор са 2 степена/В на 0,8 степени/В.
2. Дизајн електричне изолације
Паралелно повезивање отпорника за поделу струје: Када је више диода повезано паралелно, отпорник за дељење струје ниског отпора (као што је 0,1 Ω) треба да буде повезан серијски на сваку диоду да би се избегла неравномерна дистрибуција струје услед разлика у паду напона унапред. Одређени пројекат кола за балансирање батерија за складиштење енергије смањио је струјно одступање паралелних диода са 30% на 5% кроз овај дизајн.
Реверзна заштитна диода: паралелно повезивање реверзних диода на оба краја главне диоде може спречити да се главна диода поквари када је реверзни напон превисок. На пример, одређени пројекат модула за пуњење електричних возила усваја ову шему, што скраћује време одзива заштите од пренапона уназад на 10нс.
3, Контрола животне средине: Изолација микроокружења и оптимизација вентилације
1. Повећање нивоа заштите
Стандард ИП заштите: Изаберите опрему са ИП65 (отпоран на прашину и воду) или ИП67 (водоотпоран) оценом на основу влажности околине. Одређени пројекат платформе за бушење на мору користи ИП67 заштитне диодне модуле, који нису искусили корозију након непрекидног рада у окружењу сланог спреја 3 године.
Интеграција контролног ормара: Поставите диодни модул у запечаћени контролни орман и инсталирајте клима уређај или измењиваче топлоте да регулишете температуру и влажност. На пример, пројекат УПС-а у дата центру користи контролни орман да одржава унутрашњу температуру испод 40 степени и влажност унутар 50% РХ, чиме се продужава животни век диода за 40%.
2. Оптимизација вентилационог система
Дизајн принудног ваздушног хлађења: У апликацијама са великим оптерећењем, вентилатори се користе за принудну вентилацију. Одређени пројекат фотонапонског инвертера оптимизовао је дизајн ваздушног канала да повећа брзину протока ваздуха око диоде на 3м/с и смањи температуру споја за 20 степени.
Побољшање природне конвекције: У сценаријима мале-снаге, повећање размака или угла нагиба ребара хладњака може да побољша ефикасност природне конвекције. Тестови су показали да повећање размака између ребара са 2 мм на 5 мм побољшава ефикасност одвођења топлоте за 15%.
4, Мониторинг и заштита: Повратне информације у реалном времену и активна интервенција
1. Систем за праћење температуре
Интеграција термистора: Инсталирајте НТЦ термистор близу диоде да бисте надгледали температуру споја у реалном-времену. Одређени пројекат система управљања батеријама за складиштење енергије, кроз ову шему, аутоматски покреће заштиту од ограничења струје када температура споја пређе 125 степени да би се избегао топлотни бег.
Технологија инфрацрвеног мерења температуре: коришћење инфрацрвених сензора за бесконтактно праћење површинске температуре диода-. На пример, пројекат претварача енергије ветра постиже прецизну контролу грешке у температури споја ± 2 степена кроз инфрацрвено мерење температуре.
2. Механизам заштите од преоптерећења
Пригушивач прелазног напона (ТВС): ТВС диода је паралелно повезана на улаз диоде да би се сузбили удари грома или пребацили пренапони. Одређени пројекат фотонапонског низа је побољшао своју способност отпорности на пренапон са 1кВ на 6кВ кроз овај дизајн.
Софтверски алгоритам за ограничавање струје: У дигиталним системима управљања, струја диоде се динамички прилагођава путем алгоритама. На пример, одређени пројекат станице за пуњење електричних возила усваја ПИД контролу ограничавања струје како би се време одзива преоптерећења скратило на 50 мс.
5, Студија случаја: Пракса заштите приобалних претварача енергије ветра
Одређени пројекат енергије ветра на мору се налази у суптропским водама са температуром околине од 45 степени и влажношћу од 90% релативне влажности. Оригинални дизајн је користио обичне силиконске{3}}диоде, а стопа отказа након годину дана рада била је чак 12%. План побољшања укључује:

Надоградња уређаја: замењена СиЦ диодом, ниво температурне отпорности повећан на 175 степени;
Побољшање дисипације топлоте: Усвајањем ДФН паковања и уградњом бакарних хладњака, температура споја је смањена са 150 степени на 110 степени;
Изолација животне средине: Поставите диодни модул у ИП67 заштићени контролни ормар и инсталирајте уређај за одвлаживање;
Надзор и заштита: Интегрисани термистор и ТВС диода за постизање двоструке заштите температуре и напона.
Након побољшања, систем је радио непрекидно 3 године без икаквих кварова диода, уз повећање годишње производње електричне енергије за 8% и смањење трошкова одржавања за 60%.