Làm thế nào để chọn điốt Schottky trong hệ thống lưu trữ năng lượng để giảm tổn thất?

1, Phân tích cơ chế tổn thất: Căn nguyên của hiệu quả năng lượng Ưu điểm của điốt Schottky
Tổn thất năng lượng của hệ thống lưu trữ năng lượng chủ yếu đến từ ba con đường: tổn thất dẫn truyền, tổn thất chuyển mạch và tổn thất phục hồi ngược. Điốt Schottky đã đạt được sự vượt trội toàn diện so với điốt tiếp giáp PN truyền thống thông qua đổi mới vật liệu và thiết kế cấu trúc.

Kiểm soát tổn thất dẫn truyền
Điốt Schottky sử dụng các điểm nối bán dẫn kim loại (rào cản Schottky) thay vì các điểm nối PN và độ sụt điện áp chuyển tiếp (Vf) của chúng thường là 0,2-0,5V, thấp hơn hơn 50% so với điốt silicon thông thường (0,7-1,0V). Lấy dòng điện 100A làm ví dụ, tổn thất dẫn điện của điốt thông thường là 70W, trong khi điốt Schottky chỉ 20-50W. Trong hệ thống quản lý pin của BYD Han EV, việc sử dụng điốt Schottky Vf thấp giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống thêm 1,2% và tăng phạm vi hoạt động thêm 3-5 km.
Tối ưu hóa tổn thất chuyển mạch
Điốt Schottky không có tác dụng lưu trữ sóng mang thiểu số và thời gian phục hồi ngược (Trr) có thể được rút ngắn xuống còn 10-100ns, thấp hơn ba bậc độ lớn so với điốt thông thường (mức micro giây). Trong bộ biến tần Siemens SINAMICS G120, ứng dụng điốt Schottky giúp tăng tần số chuyển mạch từ 20kHz lên 100kHz, giảm 60% tổn thất chuyển mạch và tăng mật độ công suất hệ thống lên 40%.
Quản lý dòng rò ngược
Mặc dù dòng rò ngược (Ir) của điốt Schottky cao hơn so với điốt thông thường, nhưng việc tối ưu hóa vật liệu (chẳng hạn như sử dụng tấm wafer epiticular dựa trên silicon- và quy trình xử lý lớp tiếp xúc với kim loại quý) có thể kiểm soát Ir ở mức microampe ở nhiệt độ cao. Model 1N5819WS của Heketai Electronics có Ir chỉ 5 μA ở 125 độ, đáp ứng yêu cầu khắt khe của hệ thống lưu trữ năng lượng về tiêu thụ điện năng tĩnh.
2, So khớp tham số chính: phương pháp lựa chọn từ lý thuyết đến kỹ thuật
Các kịch bản ứng dụng của hệ thống lưu trữ năng lượng yêu cầu các tham số đa dạng cho điốt Schottky và cần thiết lập ma trận lựa chọn theo bốn chiều: điện áp, dòng điện, tần số và nhiệt độ.

Kết hợp tham số điện áp
Điện trở ngược (VRRM): Phải cao hơn 1,2-1,5 lần điện áp tối đa của hệ thống. Ví dụ: trong hệ thống lưu trữ năng lượng 48V, nếu sử dụng bộ pin 12 chuỗi (điện áp tối đa 54V), nên chọn model có VRRM Lớn hơn hoặc bằng 80V (chẳng hạn như Chất bán dẫn SMBJ75A).
Điện áp phục hồi ngược (VRM): Trong các ứng dụng xung, cần phải xem xét tác động của các xung điện áp lên thiết bị. Mái nhà năng lượng mặt trời Tesla sử dụng điốt Schottky silicon cacbua có VRM 600V, có thể chịu được quá điện áp nhất thời như sét đánh.
Khớp tham số hiện tại
Dòng điện trung bình (IF): Cần bao phủ gấp 1,5 lần dòng điện hoạt động tối đa của hệ thống. Trong bộ biến tần SG3125HV của Sunac Power, điốt Schottky có IF=50A được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu vận hành toàn tải của hệ thống 100kW.
Dòng điện tăng vọt (IFSM): Nó cần chịu được dòng điện thoáng qua trong quá trình sạc và xả pin. Mẫu MBR1045CT của Heketai Electronics có thể chịu được dòng điện tăng vọt 100A và phù hợp để khởi động các tình huống giật của xe điện OBC (bộ sạc tích hợp).
Khớp tham số tần số
Tần số hoạt động tối đa (fM): Nó cần phù hợp với tần số chuyển mạch của nguồn điện chuyển mạch. Trong biến tần Huawei SUN2000, diode Schottky có fM=1MHz được sử dụng để đạt hiệu suất theo dõi MPPT 99%.
Điện dung tiếp giáp (Cj): Cj thấp có thể giảm tổn thất điện tích và phóng điện trong quá trình chuyển đổi tần số-cao. Model Cj RB521D1-30-Q1 của Anbang Electronics chỉ có 2pF và phù hợp cho các ứng dụng RF (tần số vô tuyến).
Kết hợp thông số nhiệt độ
Phạm vi nhiệt độ làm việc: Cần phải bao phủ nhiệt độ môi trường khắc nghiệt của hệ thống lưu trữ năng lượng. Sản phẩm đóng gói DFN1006 của Heketai Electronics có thể hoạt động ổn định trong khoảng từ -40 độ đến 125 độ, độ lệch điện áp được kiểm soát trong phạm vi ± 0,05%/độ, đáp ứng yêu cầu về độ ổn định nguồn điện của ADAS (Hệ thống hỗ trợ người lái nâng cao).
Khả năng chịu nhiệt (R θ JA): Bao bì có khả năng chịu nhiệt thấp có thể cải thiện hiệu quả tản nhiệt. Khả năng chịu nhiệt của gói TO-220 là 15 độ/W, trong khi gói DFN1006 có thể giảm xuống 5 độ/W, làm giảm đáng kể mức tăng nhiệt độ của thiết bị.
3, Thích ứng kịch bản ứng dụng: thực hành lựa chọn từ chung đến tùy chỉnh
Các kịch bản ứng dụng đa dạng của hệ thống lưu trữ năng lượng đòi hỏi các yêu cầu khác nhau đối với điốt Schottky và cần thực hiện lựa chọn tùy chỉnh dựa trên các kịch bản cụ thể.

Hệ thống quản lý pin (BMS)
Bảo vệ chống sạc ngược: Chọn các model có Vf thấp và IFSM cao. Khóa cửa thông minh Deshmann sử dụng đi-ốt Schottky dòng BAT54 (Vf=0.3V, IFSM=30A), đạt độ tin cậy chống sạc ngược 99,99% trong môi trường -40 độ ~85 độ.
Điều khiển cân bằng: Chọn các model có Ir thấp và VRRM cao. Hệ thống lưu trữ năng lượng của Ningde Times áp dụng mô hình SD101AW (Ir=0.2 μ A, VRRM=1000V) để đạt được khả năng kiểm soát cân bằng mức milivolt giữa các bộ pin.
Bộ chuyển đổi DC{0}}DC
Chỉnh lưu đồng bộ: Cần chọn model có Vf thấp và R θ JA thấp. Biến tần Sunshine Power SG3125HV sử dụng điốt Schottky được đóng gói trong SOD-123 (Vf=0.25V, R θ JA=30 độ /W), với hiệu suất chuyển đổi là 98,7%.
Công nghệ chuyển mạch mềm: Cần lựa chọn mô hình Qrr (phí thu hồi ngược) thấp. Model MBR20100CT Qrr của Heketai Electronics chỉ có 5nC và phù hợp với các mạch ZVS (chuyển mạch điện áp bằng 0), giảm 70% tổn thất chuyển mạch.
Biến tần quang điện
Theo dõi MPPT: Chọn các mẫu có fM cao và Cj thấp. Biến tần Huawei SUN2000 sử dụng điốt Schottky được đóng gói ở dạng SMA (fM=1MHz, Cj=5pF) để đạt được phản hồi nhanh ở mức 0,1 mili giây.
Bảo vệ đảo: Cần lựa chọn mô hình VRRM cao và Ir thấp. Mái nhà năng lượng mặt trời Tesla sử dụng điốt Schottky silicon cacbua (VRRM=600V, Ir=1 μ A) để cắt dòng điện ngược trong vòng 0,1 giây trong trường hợp có sự cố lưới điện.