Kuinka valita Schottky-diodit energian varastointijärjestelmiin häviöiden vähentämiseksi?

1, Häviömekanismin analyysi: Schottky-diodien energiatehokkuuden edut
Energian varastointijärjestelmien energiahäviö tulee pääasiassa kolmesta polusta: johtavuushäviö, kytkentähäviö ja käänteinen talteenottohäviö. Schottky-diodit ovat ylittäneet perinteisiä PN-liitosdiodit kattavasti materiaaliinnovaatioiden ja rakennesuunnittelun ansiosta.

Johdon häviämisen hallinta
Schottky-diodeissa käytetään metallisia puolijohdeliitoksia (Schottky-esteitä) PN-liitosten sijaan, ja niiden lähtöjännitehäviö (Vf) on yleensä 0,2-0,5 V, mikä on yli 50 % pienempi kuin tavallisissa piidiodeissa (0,7-1,0 V). Esimerkkinä 100A virrankulutus tavallisten diodien johtavuushäviö on 70W, kun taas Schottky-diodien vain 20-50W. BYD Han EV:n akunhallintajärjestelmässä matalan Vf:n Schottky-diodien käyttö parantaa järjestelmän kokonaishyötysuhdetta 1,2 % ja lisää kantamaa 3-5 kilometriä.
Kytkinhäviöiden optimointi
Schottky-diodeissa ei ole vähemmistökantoaallon tallennusvaikutusta, ja käänteinen palautumisaika (Trr) voidaan lyhentää 10-100 n:iin, mikä on kolme suuruusluokkaa pienempi kuin tavallisilla diodeilla (mikrosekunnin taso). Siemens SINAMICS G120 -taajuusmuuttajassa Schottky-diodien käyttö lisää kytkentätaajuutta 20 kHz:stä 100 kHz:iin, vähentää kytkentähäviöitä 60 % ja lisää järjestelmän tehotiheyttä 40 %.
Käänteinen vuotovirran hallinta
Vaikka Schottky-diodien käänteinen vuotovirta (Ir) on korkeampi kuin tavallisten diodien, materiaalin optimointi (kuten pii{0}}pohjaisten epitaksikiekkojen ja jalometallikontaktikerrosprosessien käyttö) voi ohjata Ir-arvoa mikroampeereilla korkeissa lämpötiloissa. Heketai Electronicsin mallin 1N5819WS Ir on vain 5 μA 125 asteessa, mikä täyttää energian varastointijärjestelmien tiukat vaatimukset staattisen virrankulutuksen suhteen.
2, avainparametrien sovitus: valintamenetelmä teoriasta suunnitteluun
Energian varastointijärjestelmien sovellusskenaariot edellyttävät monipuolisia parametreja Schottky-diodeille, ja valintamatriisi on muodostettava neljästä ulottuvuudesta: jännite, virta, taajuus ja lämpötila.

Jänniteparametrien sovitus
Reverse Voltage Resistance (VRRM): Sen tulee olla 1,2-1,5 kertaa suurempi kuin järjestelmän maksimijännite. Jos esimerkiksi 48 V:n energian varastointijärjestelmässä käytetään 12-merkkistä akkua (maksimijännite 54 V), tulee valita malli, jonka VRRM on suurempi tai yhtä suuri kuin 80 V (kuten Semiconductor SMBJ75A).
Käänteinen palautusjännite (VRM): Pulssisovelluksissa jännitepiikkien vaikutus laitteeseen on otettava huomioon. Tesla Solar Roof käyttää piikarbidi Schottky-diodeja, joiden VRM on 600 V, jotka kestävät ohimeneviä ylijännitteitä, kuten salamaniskuja.
Nykyinen parametrien vastaavuus
Keskimääräinen virta (IF): Sen on katettava 1,5 kertaa järjestelmän suurin käyttövirta. Sunac Powerin SG3125HV-invertterissä IF=50A:lla varustettuja Schottky-diodeja käytetään täyttämään 100 kW:n järjestelmän täyden kuormituksen toimintavaatimukset.
Ylijännitevirta (IFSM): Sen on kestettävä transienttivirrat akun lataus- ja purkausprosessien aikana. Heketai Electronicsin MBR1045CT-malli kestää 100 A:n aaltovirran ja soveltuu sähköajoneuvon OBC-skenaarioiden käynnistämiseen (on-laturi).
Taajuusparametrien sovitus
Suurin toimintataajuus (fM): Sen on vastattava hakkuriteholähteen kytkentätaajuutta. Huawei SUN2000 -invertterissä käytetään Schottky-diodia fM=1MHz, jotta saavutetaan 99 % MPPT-seurantatehokkuus.
Liitoskapasitanssi (Cj): Matala Cj voi vähentää lataus- ja purkaushäviöitä korkean{0}}taajuuden kytkemisen aikana. Anbang Electronicsin RB521D1-30-Q1 malli Cj on vain 2pF ja sopii RF-sovelluksiin (radiotaajuus).
Lämpötilaparametrien sovitus
Käyttölämpötila-alue: On välttämätöntä kattaa energian varastointijärjestelmän äärimmäiset ympäristön lämpötilat. Heketai Electronicsin DFN1006-pakattu tuote voi toimia vakaasti -40 asteen ja 125 asteen välillä jännitteen poikkeaman ollessa ± 0,05 %/aste, mikä täyttää ADAS:n (Advanced Driver Assistance Systems) virtalähteen vakausvaatimukset.
Lämmönvastus (R θ JA): Matala lämpövastus voi parantaa lämmönpoistotehokkuutta. TO-220-paketin lämpövastus on 15 astetta /W, kun taas DFN1006-paketti voi laskea sen 5 asteeseen /W, mikä vähentää merkittävästi laitteen lämpötilan nousua.
3, Sovellusskenaarion mukauttaminen: valintakäytäntö yleisestä räätälöityyn
Energian varastointijärjestelmien monipuoliset sovellusskenaariot edellyttävät Schottky-diodeille eriytetyt vaatimukset ja räätälöityjä valintoja on tehtävä tiettyjen skenaarioiden perusteella.

Akunhallintajärjestelmä (BMS)
Käänteinen lataussuoja: Valitse mallit, joissa on alhainen Vf ja korkea IFSM. Deshmannin älykäs ovenlukko käyttää BAT54-sarjan Schottky-diodia (Vf=0.3V, IFSM=30A), joka saavuttaa 99,99 %:n peruutuslatauksen luotettavuuden -40-85 asteen ympäristössä.
Tasapainotettu ohjaus: Valitse mallit, joissa on alhainen Ir ja korkea VRRM. Ningde Times -energian varastointijärjestelmä käyttää SD101AW-mallia (Ir=0.2 μ A, VRRM=1000V) saavuttaakseen millivolttitason tasapainoisen hallinnan akkujen välillä.
DC-DC-muunnin
Synkroninen tasasuuntaus: On tarpeen valita malli, jossa on pieni Vf ja pieni R θ JA. Sunshine Power SG3125HV -invertteri käyttää Schottky-diodeja, jotka on pakattu SOD-123:een (Vf=0.25V, R θ JA=30 astetta /W), ja muunnostehokkuus on 98,7 %.
Pehmeä kytkentätekniikka: Low QRr (käänteinen palautuslataus) -mallit on valittava. Heketai Electronicsin MBR20100CT-malli Qrr on vain 5nC ja sopii ZVS-piireihin (zero Voltage switching), mikä vähentää kytkentähäviöitä 70 %.
PV invertteri
MPPT-seuranta: Valitse mallit, joissa on korkea fM ja matala Cj. Huawei SUN2000 -invertteri käyttää Schottky-diodeja, jotka on pakattu SMA:han (fM=1MHz, Cj=5pF) nopean 0,1 ms:n vasteen saavuttamiseksi.
Saaren suojaus: Korkean VRRM:n ja matalan Ir-arvon mallit on valittava. Tesla Solar Roof käyttää piikarbidi Schottky-diodeja (VRRM=600V, Ir=1 μ A) katkaisemaan käänteisvirran 0,1 sekunnissa verkkovikojen sattuessa.