كيفية اختيار ثنائيات شوتكي في أنظمة تخزين الطاقة لتقليل الفاقد؟

1، تحليل آلية الخسارة: جذر مزايا كفاءة استخدام الطاقة لثنائيات شوتكي
يأتي فقدان الطاقة في أنظمة تخزين الطاقة بشكل أساسي من ثلاثة مسارات: فقدان التوصيل، وفقدان التبديل، وفقدان الاسترداد العكسي. حققت صمامات شوتكي الثنائية تجاوزًا شاملاً لثنائيات التوصيل PN التقليدية من خلال ابتكار المواد والتصميم الهيكلي.

السيطرة على فقدان التوصيل
تستخدم ثنائيات شوتكي وصلات معدنية لأشباه الموصلات (حواجز شوتكي) بدلاً من وصلات PN، ويكون انخفاض الجهد الأمامي (Vf) عادةً 0.2-0.5 فولت، وهو أقل بنسبة 50% من ثنائيات السيليكون العادية (0.7-1.0 فولت). بأخذ تيار 100 أمبير كمثال، فإن فقدان التوصيل للثنائيات العادية هو 70 واط، في حين أن ثنائيات شوتكي هي 20-50 واط فقط. في نظام إدارة البطارية في BYD Han EV، يؤدي استخدام صمامات ثنائية منخفضة Vf Schottky إلى تحسين الكفاءة الإجمالية للنظام بنسبة 1.2% وزيادة النطاق بمقدار 3-5 كيلومترات.
تحسين خسائر التبديل
ليس لثنائيات شوتكي أي تأثير لتخزين حامل الموجة، ويمكن تقصير وقت الاسترداد العكسي (Trr) إلى 10-100ns، وهو أقل بثلاثة أوامر من الثنائيات العادية (مستوى الميكروثانية). في محول التردد Siemens SINAMICS G120، يؤدي تطبيق صمامات شوتكي الثنائية إلى زيادة تردد التبديل من 20 كيلو هرتز إلى 100 كيلو هرتز، ويقلل من خسائر التحويل بنسبة 60%، ويزيد من كثافة طاقة النظام بنسبة 40%.
عكس إدارة التسرب الحالي
على الرغم من أن تيار التسرب العكسي (Ir) لثنائيات شوتكي أعلى من تيار الثنائيات العادية، إلا أن تحسين المواد (مثل استخدام الرقائق الفوقية المستندة إلى السيليكون -وعمليات طبقة التلامس المعدنية النبيلة) يمكن التحكم في Ir عند ميكروأمبيرات عند درجات حرارة عالية. يحتوي طراز 1N5819WS من شركة Heketai Electronics على Ir يبلغ 5 μA فقط عند 125 درجة، مما يلبي المتطلبات الصارمة لأنظمة تخزين الطاقة لاستهلاك الطاقة الثابتة.
2، مطابقة المعلمات الرئيسية: منهجية الاختيار من النظرية إلى الهندسة
تتطلب سيناريوهات تطبيق أنظمة تخزين الطاقة معلمات متنوعة لثنائيات شوتكي، ويجب إنشاء مصفوفة اختيار من أربعة أبعاد: الجهد والتيار والتردد ودرجة الحرارة.

مطابقة معلمة الجهد
مقاومة الجهد العكسي (VRRM): يجب أن تكون أعلى بمقدار 1.2-1.5 مرة من الحد الأقصى لجهد النظام. على سبيل المثال، في نظام تخزين الطاقة بجهد 48 فولت، إذا تم استخدام حزمة بطارية مكونة من 12 سلسلة (أقصى جهد 54 فولت)، فيجب تحديد نموذج بجهد VRRM أكبر من أو يساوي 80 فولت (مثل أشباه الموصلات SMBJ75A).
عكس جهد الاسترداد (VRM): في تطبيقات النبض، يجب مراعاة تأثير ارتفاع الجهد على الجهاز. يستخدم Tesla Solar Roof صمامات شوتكي الثنائية من كربيد السيليكون مع VRM يبلغ 600 فولت، والتي يمكنها تحمل الجهد الزائد العابر مثل ضربات البرق.
مطابقة المعلمة الحالية
متوسط ​​التيار (IF): يحتاج إلى تغطية 1.5 مرة الحد الأقصى لتيار التشغيل للنظام. في العاكس SG3125HV لشركة Sunac Power، يتم استخدام صمامات شوتكي الثنائية مع IF=50A لتلبية متطلبات تشغيل التحميل الكامل لنظام 100 كيلوواط.
تيار الاندفاع (IFSM): يحتاج إلى تحمل التيارات العابرة أثناء عمليات شحن البطارية وتفريغها. يمكن لطراز MBR1045CT من Heketai Electronics أن يتحمل تيارًا مفاجئًا يبلغ 100 أمبير وهو مناسب لبدء سيناريوهات الصدمات للسيارة الكهربائية OBC (على -شاحن اللوحة).
مطابقة معلمة التردد
الحد الأقصى لتردد التشغيل (fM): يجب أن يتطابق مع تردد التبديل لمصدر طاقة التبديل. في عاكس Huawei SUN2000، يتم استخدام صمام ثنائي شوتكي مع fM=1MHz لتحقيق كفاءة تتبع MPPT بنسبة 99%.
سعة الوصلة (Cj): يمكن أن تقلل سعة الوصلة المنخفضة من خسائر الشحن والتفريغ أثناء التبديل بالتردد العالي. إن الطراز RB521D1-30-Q1 Cj من شركة Anbang Electronics هو 2pF فقط وهو مناسب لتطبيقات RF (تردد الراديو).
مطابقة معلمة درجة الحرارة
نطاق درجة حرارة العمل: من الضروري تغطية درجات الحرارة البيئية القصوى لنظام تخزين الطاقة. يمكن للمنتج المعبأ DFN1006 من Heketai Electronics أن يعمل بثبات في نطاق -40 درجة إلى 125 درجة، مع التحكم في انحراف الجهد ضمن ± 0.05%/ درجة، مما يلبي متطلبات استقرار مصدر الطاقة لـ ADAS (أنظمة مساعدة السائق المتقدمة).
المقاومة الحرارية (R θ JA): يمكن أن تؤدي العبوات ذات المقاومة الحرارية المنخفضة إلى تحسين كفاءة تبديد الحرارة. تبلغ المقاومة الحرارية لحزمة TO-220 15 درجة /وات، بينما يمكن لحزمة DFN1006 تقليلها إلى 5 درجات /وات، مما يقلل بشكل كبير من ارتفاع درجة حرارة الجهاز.
3، تكييف سيناريو التطبيق: ممارسة الاختيار من العام إلى المخصص
تتطلب سيناريوهات التطبيق المتنوعة لأنظمة تخزين الطاقة متطلبات مختلفة لثنائيات شوتكي، ويجب إجراء الاختيار المخصص بناءً على سيناريوهات محددة.

نظام إدارة البطارية (BMS)
حماية ضد الشحن العكسي: حدد الطرازات ذات Vf المنخفض وIFSM العالي. يعتمد قفل الباب الذكي Deshmann سلسلة BAT54 من الصمام الثنائي شوتكي (Vf=0.3V، IFSM=30A)، والذي يحقق موثوقية الشحن العكسي بنسبة 99.99% في بيئة تتراوح من -40 درجة إلى 85 درجة.
التحكم المتوازن: حدد الطرازات ذات الأشعة تحت الحمراء المنخفضة وVRRM العالية. يعتمد نظام تخزين الطاقة Ningde Times نموذج SD101AW (Ir=0.2 μ A، VRRM=1000V) لتحقيق تحكم متوازن في مستوى الميليفولت بين حزم البطاريات.
DC-محول DC
التصحيح المتزامن: من الضروري اختيار نموذج ذو Vf منخفض ومنخفض R θ JA. يستخدم عاكس Sunshine Power SG3125HV ثنائيات شوتكي المعبأة في SOD-123 (Vf=0.25V، R θ JA =30 درجة /W)، مع كفاءة تحويل تبلغ 98.7%.
تقنية التبديل الناعم: يجب تحديد نماذج Low Qrr (رسوم الاسترداد العكسي). نموذج MBR20100CT Qrr من شركة Heketai Electronics هو 5nC فقط وهو مناسب لدوائر ZVS (تبديل الجهد الصفري)، مما يقلل من خسائر التبديل بنسبة 70%.
العاكس الكهروضوئية
تتبع MPPT: حدد الطرازات ذات fM العالي ومنخفض Cj. يستخدم عاكس Huawei SUN2000 صمامات شوتكي الثنائية المعبأة في SMA (fM=1MHz, Cj=5pF) لتحقيق استجابة سريعة بمستوى 0.1 مللي ثانية.
حماية الجزيرة: يجب تحديد نماذج VRRM العالية والمنخفضة من الأشعة تحت الحمراء. يستخدم Tesla Solar Roof ثنائيات شوتكي من كربيد السيليكون (VRRM=600V, Ir=1 μ A) لقطع التيار العكسي خلال 0.1 ثانية في حالة حدوث أخطاء في الشبكة.