TRR: Design av dioder i växelriktare

Funktionen av dioder i växelriktare
Rättande effekt
Den mest grundläggande funktionen hos dioder i växelriktare är likriktning, som omvandlar växelström till likström. Denna funktion kan krävas vid både ingångs- och utgångsplintarna på omriktaren. Till exempel, i vissa växelriktarkonstruktioner kan den ingående likströmsströmmen behöva förbehandlas och rippelfiltreras ut genom likriktarkretsar för att ge en mer stabil likströmsförsörjning.

Fortsättning och skydd
Arbetsmiljön för växelriktare är vanligtvis mycket komplex, och plötsliga förändringar i belastningen kan orsaka kraftiga fluktuationer i spänning eller ström. En diod kan spela en frihjulsroll, vilket ger en omvänd strömbana när en induktiv belastning (som en elektrisk motor) stängs av, och undviker därigenom att spänningsspikar i kretsen skadar andra komponenter. Dessutom kan dioder också användas som skyddskomponenter för att förhindra att överspänning eller backström i kretsen skadar växelriktaren.

Spänningsstabilisering och filtrering
Dioder spelar också en viktig roll i växelriktares filtrering och spänningsregleringskretsar. Genom att kombinera dioder med kondensatorer eller induktorer kan högfrekvent brus i strömförsörjningen effektivt filtreras bort, utgångsspänningen kan stabiliseras och växelriktarens utgångskvalitet kan förbättras.

Urvalskriterier för dioder
Reverse Voltage Endurance (VR)
Omvänd mothållsspänning är en viktig parameter vid val av diod, som bestämmer den maximala backspänningen som dioden tål. Vid växelriktardesign är det nödvändigt att säkerställa att diodens omvända mothållsspänning är högre än den maximala spänningen som kan uppstå i systemet för att undvika haveri.

Forward current (IF) och surge current (IFSM)
Framströmmen för en diod bestämmer den maximala ström som den kan passera genom under normala driftsförhållanden, medan överspänningsström representerar den maximala ström som dioden kan motstå under en kort tidsperiod. När du väljer en diod är det nödvändigt att överväga lastens egenskaper och eventuella strömfluktuationer för att säkerställa att dioden kan fungera stabilt utan överhettning eller skada.

Återhämtningstid (trr)
Återställningstiden är den tid som krävs för en diod att övergå från ett ledande tillstånd till ett omvänt blockerande tillstånd. En kortare återställningstid kan förbättra växelriktarens effektivitet, särskilt i högfrekvensväxelriktare, där valet av snabbåterställningsdioder är särskilt viktigt för att minska kopplingsförlusterna.

Strömförbrukning och värmeavledning
Under drift genererar dioder en viss mängd strömförbrukning, särskilt i högströms- eller högfrekventa arbetsmiljöer. Rimlig värmeavledningsdesign är avgörande. Att välja lågeffektsdioder och matcha dem med lämpliga kylflänsar kan effektivt förlänga växelriktarens livslängd.

Vanliga typer av dioder som används i växelriktare
Schottky diod
Schottky-dioder har egenskaperna för lågt framåtspänningsfall och snabb återhämtningstid, vilket gör dem till ett idealiskt val för högfrekventa växelriktare. Dess nackdel är att den omvända motståndsspänningen är relativt låg, så den används vanligtvis i lågspänningstillämpningar.

Snabb återställningsdiod
Det kännetecknande för dioder för snabb återställning är deras korta omvända återhämtningstid, vilket gör dem lämpliga för mellan- och högfrekventa inverterapplikationer. De har vanligtvis hög backspänning och är lämpliga för drift vid högre spänningar.

Ultrasnabb återställningsdiod
Ultrasnabb återställningsdiod är en enhet som är ytterligare optimerad på basis av snabbåterställningsdiod, lämplig för de krävande kraven i högfrekventa applikationer. Denna typ av diod har en kortare återhämtningstid, kan avsevärt minska kopplingsförlusterna och förbättra växelriktarens effektivitet.

Standarddiod och likriktardiod
I vissa lågfrekventa eller lågeffektiva tillämpningar används fortfarande standarddioder eller likriktardioder i stor utsträckning. Även om de har en längre återhämtningstid har dessa dioder fortfarande fördelar i vissa lågkostnadsapplikationer.

Praktiskt fall för dioder i växelriktarapplikationer
Solar inverter
I solväxelriktare används dioder främst för att förhindra strömmen från solcellspanelerna från att flöda tillbaka till växelriktaren på natten, samtidigt som de ger isolering mellan flera solcellssträngar. Schottky-dioder används ofta i sådana applikationer eftersom deras låga spänningsfall kan minimera energiförlusten i största möjliga utsträckning.

Inverterare för elfordon
Elektriska fordonsväxelriktare kräver hög effektivitet och tillförlitlighet, så snabb återställning eller ultrasnabb återställningsdioder används ofta för att förbättra systemets effektivitet och säkerställa stabilitet i högtemperaturmiljöer.

Avbrottsfri strömförsörjning (UPS)
Tillförlitligheten hos dioderna är avgörande i UPS-system. Likriktare och snabbåterställningsdioder används ofta i sådana system för att säkerställa snabb respons och stabil strömförsörjning under strömväxling.

Framtidsutsikter
Med utvecklingen av ny energi och smarta nät ökar efterfrågan på växelriktare hela tiden, och designen av dioder förbättras också hela tiden. I framtiden, med utvecklingen av ny materialteknik som kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN) dioder, kommer växelriktarnas effektivitet och tillförlitlighet att förbättras ytterligare. Samtidigt, med utvecklingen av kraftelektronikteknik, kommer tillämpningsscenarierna för dioder i växelriktare att bli mer omfattande och nya designlösningar kommer att fortsätta att dyka upp.

https://www.trrsemicon.com/diode/1-0a-fast-recov-ery-rectifier-1f2.html