Како одабрати диоде погодне за{0}}енергетске системе високог напона?

一, Техничка класификација и карактеристике језгра високонапонских{0}}диода
1. Разврстај по материјалу и структури
Високонапонска диода на бази силикона: главни избор, са отпорним напоном од неколико хиљада волти и дугим временом повратног опоравка (ниво микросекунде), погодан за исправљање фреквенције снаге.
Силицијум карбидна (СиЦ) високо-напонска диода: са отпорним напоном већим од 3300 В, време повратног опоравка је скраћено на наносекунде, и одличне перформансе на високим{2}}температурама (температура споја може да достигне 200 степени), погодна за сценарије високо-прекидања фреквенције.
Стаклено пасивирана (ГПП) диода: Печењем стакленог слоја на површини ПН споја побољшавају се стабилност напона и отпорност на влагу, са типичним отпором напона од 600В-1200В.
2. Класификовати по функцији
Исправљачка диода: претвара наизменичну струју у једносмерну, са основним параметрима максималне исправљене струје (ИФ) и реверзног времена опоравка (Трр).
Диода за брзи опоравак (ФРД): Трр Мање од или једнако 50нс, погодно за сценарије високе{1}}фреквенције као што су прекидачки извори напајања и претварачи.
Шоткијева диода (СБД): смањење напона унапред (0,3-0,5В), без времена опоравка уназад, али ограничен отпорни напон (обично мањи од или једнак 200В), захтева серијско повезивање да би се повећао отпорни напон.
Диода за сузбијање прелазног напона (ТВС): време одзива мање од или једнако 1нс, прецизан напон стезања, користи се за заштиту од грома и пренапона.
2, Шест основних параметара за избор високо{1}}напонских диода
1. Отпор напона (ВРРМ/ВБР)
Дефиниција: Максимални реверзни репетитивни вршни напон (ВРРМ) треба да буде 1,5-2 пута већи од максималног напона система да би се избегао квар узрокован флуктуацијама напона.
Принцип избора:
ДЦ страна фотонапонског претварача: Систем од 1500 В захтева диоду од 1700 В (као што је серија Таике Тианрун Г3С170).
Транзитни систем за вучу железнице: Систем од 3300 В захтева СиЦ диоду од 3300 В (као што је серија Таике Тианрун Г3С330).
2. Капацитет протока (ИФ/ИФСМ)
Дефиниција: Просечна исправљена струја (ИФ) мора бити 1,5 пута већа од просечне струје система; Вршна струја пренапона (ИФСМ) треба да издржи тренутни удар током покретања или кратког споја.
Принцип избора:
Индустријски моторни погон: Изаберите ИФ веће или једнако 2 пута називне струје, ИФСМ веће или једнако 10 пута називне струје.
Фотонапонски претварач: Изаберите ИФ веће од или једнако 1,5 пута максималне излазне струје, ИФСМ веће или једнако 20кА (8/20 μс таласни облик).
3. Брзина пребацивања (Трр/Тон/Офф)
Дефиниција: Време повратног опоравка (Трр) одређује губитак при пребацивању у високо{0}}сценаријама; Време Тон/Офф утиче на брзину одзива система.
Принцип избора:
Switching power supply (>10кХз): Изаберите диоде за брзи опоравак са Трр мањим или једнаким 50нс (као што је АСЕМИ МУР1660АЦ, Трр=35нс).
Инвертер од силицијум карбида: Изаберите СиЦ диоде са Трр мањим или једнаким 10нс (као што је серија Таике Тианрун Г3С170, Трр=8нс).
4. Позитиван пад напона (ВФ)
Дефиниција: Приликом вођења, напон на оба краја директно утиче на ефикасност система.
Принцип избора:
Сценарији ниског напона и велике струје (као што су системи од 48В ДЦ): Приоритет треба дати одабиру Шоткијевих диода са ВФ мањим или једнаким 0,5В.
Сценарији високог напона (као што је изнад 1000В): Одаберите СиЦ диоде са ВФ мањим или једнаким 2,5В, што може побољшати ефикасност за 3-5% у поређењу са силицијумским диодама.
5. Термичке перформансе (ТјМ/Ртх)
Дефиниција: Максимална температура споја (ТјМ) треба да буде нижа од граничне вредности уређаја (150 степени за силиконске цеви, 200 степени за СиЦ цеви); Топлотни отпор (Ртх) одређује ефикасност одвођења топлоте.
Принцип избора:
Модул напајања високе густине: Изаберите уређаје у пакету ТО-247 са Ртх мањим или једнаким 0,5 степени/В.
Апликација затвореног окружења: Изаберите уређаје са ТјМ већим или једнаким 175 степени и резервишите простор за смањење снаге.
6. Сертификација поузданости
Кључни критеријуми:
Безбедносни сертификат: УЛ (Северна Америка), ТУВ (Немачка), ЦКЦ (Кина).
Тест животног века: Тестирано 1000 сати коришћењем ХТРБ (Хигх Температуре Реверсе Биас).
Поузданост паковања: Избегавајте коришћење аксијалног утикача-у паковању и дајте приоритет одабиру СМТ паковања (као што је ДФН8 × 8).
3, Процес избора високонапонских диода и анализа случаја
1. Процес селекције
Анализа захтева: Појасните системске параметре као што су напон, струја, фреквенција и температура околине.
Класификација уређаја: Одаберите исправљач, брзи опоравак, ТВС и друге типове према функционалним захтевима.
Усклађивање параметара: Приказ уређаја кандидата на основу основних параметара (отпор напона, проток струје, брзина).
Дизајн смањења снаге: смањење напона за 1,5-2 пута, смањење струје за 1,2-1,5 пута.
Верификација поузданости: Проверите робусност уређаја путем ХАЛТ (Тест животног века високог убрзања).
2. Типични случајеви примене
Случај 1: ДЦ бочна заштита фотонапонског претварача
Захтев: Систем од 1500 В је потребан да издржи ударну струју од 20 кА са ефикасношћу већом или једнаком 98%.
План селекције:
Главни исправљач: Таике Тианрун 1700В/50А СиЦ диода (Г3С750П), ВФ=1.7В, Трр=8нс.
Заштита од пренапона: Тосхиба ХН1Д05ФЕ ТВС диода (ВР=400В, ИПП=20кА).
Ефекат: Ефикасност система побољшана за 2%, време одзива заштите од пренапона Мање или једнако 1нс.
Случај 2: Транзитни вучни претварач железнице
Захтеви: систем од 3300В, фреквенција пребацивања 5кХз, потребно да издржи струју кратког-споја од 100кА.
План селекције:
Модул за исправљање: Таике Тианрун 3300В/50А СиЦ диода (Г3С33050П), ИФСМ=100кА.
Диода за брзи опоравак: АСЕМИ МУР3060ПТ (600В/30А, Трр=35нс).
Ефекат: Јачина система је смањена за 30%, а губици прекидача су смањени за 40%.
4, Будући трендови у избору високонапонских диода
1. Популаризација полупроводника са широким појасом
СиЦ диоде имају отпорни напон већи од 3300В и пад напона унапред смањен на 1,5В, што их чини погодним за средњенапонске дистрибутивне системе изнад 10кВ.
Диоде од галијум нитрида (ГаН) су ушле у поље високог{0}}напона, са временом повратног опоравка смањеним на мање од 1нс.
2. Интелигентни алат за избор
Добављач обезбеђује платформу за симулацију на мрежи (као што је Таике Тианрун СиЦ селектор), која аутоматски препоручује комбинације уређаја након уноса системских параметара.
Технологија дигиталног близанаца се користи за предвиђање животног века и начина квара уређаја у екстремним условима рада.
3. Модуларизација и интеграција
Диода и ИГБТ/МОСФЕТ су интегрисани у један модул (као што је Инфинеон ЕасиПАЦК серија), што поједностављује дизајн система.
Паковање Пресс Пацк побољшава отпорност на ударце и ефикасност одвођења топлоте високонапонских{0}}уређаја.