TRR: Disseny de díodes en inversors

La funció dels díodes en els inversors
Efecte de rectificació
La funció més bàsica dels díodes als inversors és la rectificació, que converteix el corrent altern en corrent continu. Aquesta funció pot ser necessària tant als terminals d'entrada com de sortida de l'inversor. Per exemple, en alguns dissenys d'inversor, pot ser que la potència de CC d'entrada hagi de ser preprocessada i la ondulació filtrada a través de circuits rectificadors per proporcionar una font d'alimentació de CC més estable.

Continuació i Protecció
L'entorn de treball dels inversors acostuma a ser molt complex i els canvis sobtats de càrrega poden provocar fortes fluctuacions de tensió o corrent. Un díode pot tenir un paper de roda lliure, proporcionant un camí de corrent invers quan s'apaga una càrrega inductiva (com un motor elèctric), evitant així que els pics de tensió al circuit danyin altres components. A més, els díodes també es poden utilitzar com a components de protecció per evitar que la sobretensió o el corrent invers al circuit danyin l'inversor.

Estabilització i filtrat de tensió
Els díodes també tenen un paper important en els circuits de filtrat i regulació de tensió dels inversors. Combinant díodes amb condensadors o inductors, es pot filtrar eficaçment el soroll d'alta freqüència de la font d'alimentació, la tensió de sortida es pot estabilitzar i la qualitat de sortida de l'inversor es pot millorar.

Criteris de selecció dels díodes
Resistència de tensió inversa (VR)
La tensió de resistència inversa és un paràmetre important a l'hora de seleccionar un díode, que determina la tensió inversa màxima que pot suportar el díode. En el disseny de l'inversor, cal assegurar-se que la tensió de resistència inversa del díode sigui superior a la tensió màxima que es pot produir al sistema per evitar avaria.

Corrent directe (IF) i corrent de sobretensió (IFSM)
El corrent directe d'un díode determina el corrent màxim que pot passar en condicions normals de funcionament, mentre que el corrent de sobretensió representa el corrent màxim que pot suportar el díode en un curt període de temps. En seleccionar un díode, cal tenir en compte les característiques de la càrrega i les possibles fluctuacions de corrent per garantir que el díode pugui funcionar de manera estable sense sobreescalfament ni danys.

Temps de recuperació (trr)
El temps de recuperació és el temps necessari perquè un díode passi d'un estat conductor a un estat de bloqueig invers. Un temps de recuperació més curt pot millorar l'eficiència de l'inversor, especialment en inversors d'alta freqüència, on la selecció de díodes de recuperació ràpida és especialment important per reduir les pèrdues de commutació.

Consum d'energia i dissipació de calor
Durant el funcionament, els díodes generen una certa quantitat de consum d'energia, especialment en entorns de treball d'alta corrent o d'alta freqüència. El disseny raonable de dissipació de calor és crucial. Escollir díodes de baixa potència i combinar-los amb els dissipadors de calor adequats pot allargar de manera efectiva la vida útil de l'inversor.

Tipus habituals de díodes utilitzats en inversors
Díode Schottky
Els díodes Schottky tenen les característiques d'una baixa caiguda de tensió directa i un temps de recuperació ràpid, el que els converteix en una opció ideal per a inversors d'alta freqüència. El seu desavantatge és que la tensió de resistència inversa és relativament baixa, de manera que s'utilitza normalment en aplicacions de baixa tensió.

Díode de recuperació ràpida
La característica dels díodes de recuperació ràpida és el seu curt temps de recuperació inversa, el que els fa adequats per a aplicacions d'inversor de freqüència mitjana i alta. Normalment tenen una tensió de resistència inversa alta i són aptes per funcionar a tensions més altes.

Díode de recuperació ultraràpida
El díode de recuperació ultra ràpida és un dispositiu optimitzat encara més sobre la base del díode de recuperació ràpida, adequat per als requisits exigents en aplicacions d'alta freqüència. Aquest tipus de díode té un temps de recuperació més curt, pot reduir significativament les pèrdues de commutació i millorar l'eficiència de l'inversor.

Díode estàndard i díode rectificador
En algunes aplicacions de baixa freqüència o baixa eficiència, els díodes estàndard o els díodes rectificadors encara s'utilitzen àmpliament. Tot i que tenen un temps de recuperació més llarg, aquests díodes encara tenen avantatges en algunes aplicacions de baix cost.

Cas pràctic de díodes en aplicacions d'inverter
Inversor solar
En els inversors solars, els díodes s'utilitzen principalment per evitar que el corrent dels panells fotovoltaics torni cap a l'inversor durant la nit, alhora que proporcionen aïllament entre múltiples cadenes fotovoltaiques. Els díodes Schottky s'utilitzen sovint en aquestes aplicacions perquè la seva baixa caiguda de tensió pot minimitzar la pèrdua d'energia en la major mesura possible.

Inversor de vehicle elèctric
Els inversors de vehicles elèctrics requereixen una alta eficiència i fiabilitat, de manera que s'utilitzen habitualment díodes de recuperació ràpida o de recuperació ultra ràpida per millorar l'eficiència del sistema i garantir l'estabilitat en entorns d'alta temperatura.

Font d'alimentació ininterrompuda (UPS)
La fiabilitat dels díodes és crucial en els sistemes SAI. Els rectificadors i els díodes de recuperació ràpida s'utilitzen habitualment en aquests sistemes per garantir una resposta ràpida i una font d'alimentació estable durant la commutació d'alimentació.

Perspectives de futur
Amb el desenvolupament de nova energia i xarxes intel·ligents, la demanda d'inversors augmenta constantment i el disseny de díodes també millora constantment. En el futur, amb el desenvolupament de noves tecnologies de materials com els díodes de carbur de silici (SiC) i nitrur de gal·li (GaN), es millorarà encara més l'eficiència i la fiabilitat dels inversors. Mentrestant, amb el desenvolupament de la tecnologia d'electrònica de potència, els escenaris d'aplicació dels díodes als inversors seran més extensos i continuaran sorgint noves solucions de disseny.

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