Sut i ddylunio strwythur cyfochrog deuod mewn system ynni segur?

一, Dewis dyfais: Paru paramedr yn seiliedig ar olygfa
1. Gallu presennol a rheolaeth arwahanrwydd
Mae angen i systemau diangen ymdopi â senarios methiant modiwl sengl, ac mae angen i ddeuodau cyfochrog fodloni'r gofynion canlynol:

Diswyddiad cerrynt graddedig: Dylai cerrynt graddedig tiwb sengl fod yn Fwy na neu'n hafal i uchafswm cerrynt llwyth y system / (nifer y cysylltiadau cyfochrog x 0.8), gydag ymyl diogelwch o 20% wedi'i gadw. Er enghraifft, mewn system 48V / 20A lle mae 4 pibell wedi'u cysylltu yn gyfochrog, dylid dewis model pibell sengl o 30A neu uwch.
Cysondeb gostyngiad foltedd ymlaen: Dylai gwasgariad Vf deuodau Schottky fod yn Llai na neu'n hafal i 5% er mwyn osgoi anghydbwysedd dosbarthu cyfredol a achosir gan wahaniaethau yn y gostyngiad mewn foltedd dargludiad. Mewn achos OBC cerbyd ynni newydd, cysylltwyd pedwar deuod Schottky 30A 30A gyda gwyriad Vf o ± 0.1V yn gyfochrog, a defnyddiwyd gwrthydd rhannu cerrynt 0.2 Ω i gyflawni gwyriad cyfredol o<± 5% in the entire temperature range.
2. Nodweddion gwrthdroi a gofynion amddiffyn
Gwrthdroi gwrthsefyll ymyl foltedd: Mae angen i'r VRRM deuod fod yn fwy na neu'n hafal i 1.5 gwaith uchafswm foltedd y system. Er enghraifft, mewn system sy'n gysylltiedig â grid ffotofoltäig, gall foltedd cylched agored y panel solar gyrraedd 1000V, ac mae angen dewis deuodau TVS gyda VRRM Mwy na neu'n hafal i 1500V.
Optimeiddio amser adfer gwrthdroi: Deuodau adferiad cyflym iawn gyda Trr<50ns should be selected for high-frequency switching scenarios. In a power supply case of a certain communication base station, UF4007 diodes (Trr=35ns) were used instead of ordinary rectifiers to reduce reverse recovery losses by 70%.
2, Dylunio Topoleg: Cydbwyso Diswyddiad ac Arwahanrwydd
1. Pensaernïaeth rhannu cyfredol cyfochrog
Cynllun rhannu cerrynt goddefol: Cyflawnir cydbwyso cyfredol drwy gysylltu 0.1-0.5 Ω gwrthyddion rhannu cerrynt inductance isel mewn cyfres. Mae cyflenwad pŵer PLC diwydiannol penodol yn mabwysiadu dyluniad cyfochrog tiwb deuol, a gellir cysylltu'r gangen wrth gefn o fewn 10 μ s pan fydd y prif diwb yn methu. Mae defnydd pŵer y gwrthydd rhannu presennol yn cael ei reoli o fewn 0.5W.
Cynllun rhannu cerrynt gweithredol: gan ddefnyddio sglodion rhannu cerrynt gweithredol fel LTC4370, cyflawnir dosbarthiad cerrynt deinamig trwy addasu foltedd y giât. Mewn achos cyflenwad pŵer canolfan ddata, cyflawnodd system gyfochrog 4-tiwb wall dosbarthu cerrynt llwyth<± 2% through active current sharing control.
2. Dyluniad ynysu diangen
N+1 topoleg ddiangen: Mae'r prif fodiwl a'r modiwl wrth gefn yn cael eu hynysu gan deuodau i sicrhau nad yw methiant un modiwl yn effeithio ar allbwn y system. Mae cyflenwad pŵer offer meddygol penodol yn mabwysiadu dyluniad diswyddo 3+1, ac mae'r modiwl wrth gefn wedi'i ynysu o'r brif gylched trwy ddeuodau, gydag amser newid bai o lai na 50 μ s.
Datrysiad amnewid MOSFET cefn wrth gefn: Mewn senarios sydd angen ynysu deugyfeiriadol, mae dwy MOSFET sianel N-wedi'u cysylltu'n ôl-i{2}}yn ôl a'u cyfuno â sglodyn rheoli LTC4416 i gyflawni ynysu colled isel. Mewn achos cyflenwad pŵer gweinydd, gostyngodd yr ateb hwn y gostyngiad foltedd dargludiad o 0.45V i 0.03V, gan arwain at gynnydd o 12% mewn effeithlonrwydd.
3, Rheoli thermol: synergedd rhwng afradu gwres a dibynadwyedd
1. Cyfrifiad defnydd pŵer a dylunio afradu gwres
Cyfrifo colled dargludiad: P=Vf × Iavg, dylid blaenoriaethu deuodau Vf isel ar gyfer senarios cerrynt uchel. Er enghraifft, o dan gerrynt o 12A, mae defnydd pŵer deuod Schottky 0.45V yn cyrraedd 5.4W, ac mae angen gosod sinc gwres; Mae gan y deuod SiC Schottky 0.3V ddefnydd pŵer o 3.6W yn unig a gall afradu gwres yn naturiol.
Rheoli ymwrthedd thermol: Defnyddio pecynnu gwrthiant thermol isel (fel pecynnu TO-220 gyda R θ JA =40 gradd / W), ynghyd â saim silicon dargludol thermol i reoli tymheredd y gyffordd o dan 125 gradd. Mewn astudiaeth achos o fodiwl gwefru cerbydau trydan, gostyngwyd y codiad tymheredd deuod o 45 gradd i 25 gradd trwy optimeiddio arwynebedd ffoil copr PCB (Yn fwy na neu'n hafal i 100mm ²/A).
2. Optimeiddio gosodiad ac atal paramedr parasitig
Rheoli inductance parasitig: Pan gosodiad PCB, dylai hyd llwybro pin deuod fod<5mm to avoid the formation of oscillation circuits. In a certain photovoltaic inverter case, by arranging parallel diodes on the same side of the PCB, the parasitic inductance was reduced from 12nH to 2nH, and the reverse recovery overshoot voltage was reduced by 60%.
Dyluniad cyplu thermol: Mewn senarios dwysedd pŵer uchel, defnyddir dyluniad sinc gwres cyffredin i sicrhau cydbwysedd tymheredd deuodau cyfochrog. Mewn achos cyflenwad pŵer cyfathrebu penodol, gostyngwyd gwyriad tymheredd y gyffordd o 15 gradd i 5 gradd trwy osod pedwar deuod yn dynn yn erbyn y sinc gwres.
4, Dilysiad peirianneg: dolen gaeedig o'r efelychiad i'r mesuriad gwirioneddol
1. Gwirio efelychiad
Efelychiad model SPICE: Sefydlu model LTspice ar gyfer cylchedau cyfochrog deuod i wirio'r effaith rhannu gyfredol a dosbarthiad thermol. Mewn achos penodol o gyflenwad pŵer hedfan, canfuwyd trwy efelychu bod anghydbwysedd cyfredol o 20% mewn deuodau cyfochrog. Ar ôl optimeiddio'r paramedrau ymwrthedd rhannu presennol, gostyngwyd yr anghydbwysedd i 5%.
Dadansoddiad efelychiad thermol: Defnyddir FloTHERM ac offer eraill i efelychu'r llwybr afradu gwres a gwneud y gorau o strwythur y sinc gwres. Mewn astudiaeth achos o gyflenwad pŵer cludo rheilffyrdd, addaswyd uchder yr esgyll sinc gwres o 15mm i 20mm trwy efelychiad, gan leihau tymheredd uchaf y gyffordd o 130 gradd i 115 gradd.
2. profi dibynadwyedd
Profi HALT: Gwirio terfynau dylunio trwy brofi bywyd cyflymiad uchel. Mewn achos cyflenwad pŵer milwrol, ni fethodd y strwythur cyfochrog deuod ar ôl 1000 o gylchoedd beicio tymheredd o -40 gradd i +125 gradd .
Profi EMC: Gwiriwch a yw'r sŵn a gynhyrchir gan adferiad deuod yn ôl yn cwrdd â'r safon. Mewn astudiaeth achos o gyflenwad pŵer dyfais feddygol, cysylltwyd cynhwysydd 100pF yn gyfochrog ar draws y deuod i leihau ymyrraeth pelydrol o 45dB μ V i 35dB μ V.
5, Achosion cais nodweddiadol
1. Cyflenwad pŵer diangen ar gyfer gorsafoedd sylfaen cyfathrebu
Gan ddefnyddio 4 cyflenwad pŵer 20A cyfochrog, pob un wedi'i ynysu gan SR1660 deuodau Schottky (16A / 60V). Gwireddu dibynadwyedd uchel trwy'r dyluniad canlynol:

Dewis gwrthydd rhannu cerrynt: gwrthydd sment 0.3 Ω/5W, gan sicrhau nad yw'r cerrynt tiwb sengl yn fwy na 15A
Dyluniad gwasgariad gwres: ardal sinc gwres Yn fwy na neu'n hafal i 200cm ², tymheredd y gyffordd<110 ℃ under natural heat dissipation conditions
Swyddogaeth amddiffyn: Mae deuod TVS (18V / 1kW) yn atal ymchwyddiadau, mae varistor (150V) yn atal gorfoltedd
2. modiwl codi tâl ar gyfer cerbydau ynni newydd
Amnewid deuodau traddodiadol gyda SiC MOSFETs i gyflawni colli swyddi isel:

Topoleg: nôl-i-gefnogi C2M0080120D SiC MOSFET (1200V/80m Ω)
Cynllun rheoli: gyrrwr LTC4416, gyda gostyngiad mewn foltedd dargludiad o 0.1V yn unig
Gwella effeithlonrwydd: O'i gymharu â datrysiadau deuod Schottky, mae effeithlonrwydd y system wedi cynyddu o 92% i 96%