Comment choisir les diodes Schottky dans les systèmes de stockage d’énergie pour réduire les pertes ?

1, Analyse du mécanisme de perte : la racine des avantages en matière d'efficacité énergétique des diodes Schottky
La perte d'énergie des systèmes de stockage d'énergie provient principalement de trois voies : la perte de conduction, la perte de commutation et la perte de récupération inverse. Les diodes Schottky ont largement dépassé les diodes à jonction PN traditionnelles grâce à l'innovation matérielle et à la conception structurelle.

Contrôle de la perte de conduction
Les diodes Schottky utilisent des jonctions semi-conductrices métalliques (barrières Schottky) au lieu de jonctions PN, et leur chute de tension directe (Vf) est généralement de 0,2 à 0,5 V, soit plus de 50 % inférieure à celle des diodes au silicium ordinaires (0,7 à 1,0 V). En prenant un courant de 100 A comme exemple, la perte de conduction des diodes ordinaires est de 70 W, tandis que celle des diodes Schottky n'est que de 20 à 50 W. Dans le système de gestion de batterie de BYD Han EV, l'utilisation de diodes Schottky à faible Vf améliore l'efficacité globale du système de 1,2 % et augmente l'autonomie de 3 à 5 kilomètres.
Optimisation des pertes de commutation
Les diodes Schottky n'ont pas d'effet de stockage de porteurs minoritaires et le temps de récupération inverse (Trr) peut être raccourci à 10-100 ns, soit trois ordres de grandeur inférieur à celui des diodes ordinaires (niveau microseconde). Dans le convertisseur de fréquence Siemens SINAMICS G120, l'application de diodes Schottky augmente la fréquence de commutation de 20 kHz à 100 kHz, réduit les pertes de commutation de 60 % et augmente la densité de puissance du système de 40 %.
Gestion des courants de fuite inversés
Bien que le courant de fuite inverse (Ir) des diodes Schottky soit supérieur à celui des diodes ordinaires, l'optimisation des matériaux (telle que l'utilisation de tranches épitaxiales à base de silicium- et de processus de couche de contact en métaux nobles) peut contrôler l'Ir à des microampères à des températures élevées. Le modèle 1N5819WS de Heketai Electronics a un Ir de seulement 5 μ A à 125 degrés, répondant aux exigences strictes des systèmes de stockage d'énergie en matière de consommation d'énergie statique.
2, Correspondance des paramètres clés : méthodologie de sélection de la théorie à l'ingénierie
Les scénarios d'application des systèmes de stockage d'énergie nécessitent des paramètres diversifiés pour les diodes Schottky, et une matrice de sélection doit être établie à partir de quatre dimensions : tension, courant, fréquence et température.

Correspondance des paramètres de tension
Résistance à la tension inverse (VRRM) : elle doit être 1,2 à 1,5 fois supérieure à la tension maximale du système. Par exemple, dans un système de stockage d'énergie de 48 V, si une batterie à 12 cordes (tension maximale de 54 V) est utilisée, un modèle avec VRRM supérieur ou égal à 80 V doit être sélectionné (comme le Semiconductor SMBJ75A).
Tension de récupération inverse (VRM) : dans les applications à impulsions, l'impact des pointes de tension sur l'appareil doit être pris en compte. Tesla Solar Roof utilise des diodes Schottky en carbure de silicium avec un VRM de 600 V, qui peuvent résister aux surtensions transitoires telles que les coups de foudre.
Correspondance des paramètres actuels
Courant moyen (IF) : Il doit couvrir 1,5 fois le courant de fonctionnement maximum du système. Dans l'onduleur SG3125HV de Sunac Power, des diodes Schottky avec IF=50A sont utilisées pour répondre aux exigences de fonctionnement à pleine charge d'un système de 100 kW.
Courant de surtension (IFSM) : il doit résister aux courants transitoires pendant les processus de charge et de décharge de la batterie. Le modèle MBR1045CT de Heketai Electronics peut résister à un courant de surtension de 100 A et convient aux scénarios de choc de démarrage de l'OBC de véhicule électrique (-chargeur embarqué).
Correspondance des paramètres de fréquence
Fréquence de fonctionnement maximale (fM) : elle doit correspondre à la fréquence de commutation de l'alimentation à découpage. Dans l'onduleur Huawei SUN2000, une diode Schottky avec fM=1MHz est utilisée pour atteindre une efficacité de suivi MPPT de 99 %.
Capacité de jonction (Cj) : un Cj faible peut réduire les pertes de charge et de décharge lors d'une commutation à haute -fréquence. Le modèle Cj RB521D1-30-Q1 d'Anbang Electronics ne pèse que 2pF et convient aux applications RF (radiofréquence).
Correspondance des paramètres de température
Plage de température de fonctionnement : Il est nécessaire de couvrir les températures environnementales extrêmes du système de stockage d’énergie. Le produit emballé DFN1006 de Heketai Electronics peut fonctionner de manière stable dans une plage de -40 degrés à 125 degrés, avec une dérive de tension contrôlée à ± 0,05 %/degré, répondant aux exigences de stabilité de l'alimentation électrique des ADAS (Advanced Driver Assistance Systems).
Résistance thermique (R θ JA) : un emballage à faible résistance thermique peut améliorer l'efficacité de la dissipation thermique. La résistance thermique du boîtier TO-220 est de 15 degrés/W, tandis que le boîtier DFN1006 peut la réduire à 5 degrés/W, réduisant ainsi considérablement l'augmentation de la température de l'appareil.
3, Adaptation du scénario d'application : pratique de sélection du général au personnalisé
Les scénarios d'application diversifiés des systèmes de stockage d'énergie nécessitent des exigences différenciées pour les diodes Schottky, et une sélection personnalisée doit être effectuée en fonction de scénarios spécifiques.

Système de gestion de batterie (BMS)
Protection anti-charge inversée : sélectionnez des modèles avec un faible Vf et un IFSM élevé. La serrure de porte intelligente Deshmann adopte la diode Schottky de la série BAT54 (Vf=0.3V, IFSM=30A), qui atteint une fiabilité de charge anti-inversion de 99,99 % dans un environnement de -40 degrés à 85 degrés.
Contrôle équilibré : sélectionnez des modèles avec un faible Ir et un VRRM élevé. Le système de stockage d'énergie du Ningde Times adopte le modèle SD101AW (Ir=0.2 μ A, VRRM=1000V) pour obtenir un contrôle équilibré de niveau millivolt entre les batteries.
Convertisseur CC-CC
Rectification synchrone : Il faut choisir un modèle à faible Vf et faible R θ JA. L'onduleur Sunshine Power SG3125HV adopte des diodes Schottky conditionnées en SOD-123 (Vf=0.25V, R θ JA=30 degré/W), avec un rendement de conversion de 98,7 %.
Technologie de commutation douce : des modèles à faible Qrr (charge de récupération inversée) doivent être sélectionnés. Le modèle Qrr MBR20100CT de Heketai Electronics ne mesure que 5 nC et convient aux circuits ZVS (commutation à tension nulle), réduisant les pertes de commutation de 70 %.
Onduleur photovoltaïque
Suivi MPPT : sélectionnez des modèles avec une fM élevée et un Cj faible. L'onduleur Huawei SUN2000 utilise des diodes Schottky conditionnées en SMA (fM=1MHz, Cj=5pF) pour obtenir une réponse rapide de niveau 0,1 ms.
Protection de l'îlot : les modèles VRRM élevés et Ir faibles doivent être sélectionnés. Le toit solaire Tesla utilise des diodes Schottky en carbure de silicium (VRRM=600V, Ir=1 μ A) pour couper le courant inverse en 0,1 seconde en cas de défaut du réseau.