¿Cómo elegir diodos Schottky en sistemas de almacenamiento de energía para reducir pérdidas?

1, Análisis del mecanismo de pérdida: la raíz de las ventajas de eficiencia energética de los diodos Schottky
La pérdida de energía de los sistemas de almacenamiento de energía proviene principalmente de tres vías: pérdida por conducción, pérdida por conmutación y pérdida por recuperación inversa. Los diodos Schottky han superado ampliamente a los diodos de unión PN tradicionales mediante la innovación de materiales y el diseño estructural.

Control de la pérdida de conducción.
Los diodos Schottky utilizan uniones semiconductoras metálicas (barreras Schottky) en lugar de uniones PN, y su caída de voltaje directo (Vf) suele ser de 0,2 a 0,5 V, que es más de un 50% menor que la de los diodos de silicio ordinarios (0,7 a 1,0 V). Tomando como ejemplo una corriente de 100 A, la pérdida de conducción de los diodos ordinarios es de 70 W, mientras que los diodos Schottky son de solo 20-50 W. En el sistema de gestión de baterías de BYD Han EV, el uso de diodos Schottky de bajo Vf mejora la eficiencia general del sistema en un 1,2% y aumenta la autonomía entre 3 y 5 kilómetros.
Optimización de las pérdidas por conmutación.
Los diodos Schottky no tienen efecto de almacenamiento de portadores minoritarios y el tiempo de recuperación inversa (Trr) se puede acortar a 10-100 ns, que es tres órdenes de magnitud menor que el de los diodos ordinarios (nivel de microsegundos). En el convertidor de frecuencia Siemens SINAMICS G120, la aplicación de diodos Schottky aumenta la frecuencia de conmutación de 20 kHz a 100 kHz, reduce las pérdidas de conmutación en un 60 % y aumenta la densidad de potencia del sistema en un 40 %.
Gestión de corriente de fuga inversa
Aunque la corriente de fuga inversa (Ir) de los diodos Schottky es mayor que la de los diodos ordinarios, la optimización del material (como el uso de obleas epitaxiales basadas en silicio-y procesos de capas de contacto de metales nobles) puede controlar la Ir en microamperios a altas temperaturas. El modelo 1N5819WS de Heketai Electronics tiene un Ir de solo 5 μ A a 125 grados, cumpliendo con los estrictos requisitos de los sistemas de almacenamiento de energía para el consumo de energía estática.
2, Coincidencia de parámetros clave: metodología de selección de la teoría a la ingeniería
Los escenarios de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía requieren parámetros diversificados para los diodos Schottky, y es necesario establecer una matriz de selección a partir de cuatro dimensiones: voltaje, corriente, frecuencia y temperatura.

Coincidencia de parámetros de voltaje
Resistencia de voltaje inverso (VRRM): debe ser entre 1,2 y 1,5 veces mayor que el voltaje máximo del sistema. Por ejemplo, en un sistema de almacenamiento de energía de 48 V, si se utiliza un paquete de baterías de 12 cadenas (voltaje máximo 54 V), se debe seleccionar un modelo con VRRM mayor o igual a 80 V (como el Semiconductor SMBJ75A).
Voltaje de recuperación inversa (VRM): en aplicaciones de pulso, se debe considerar el impacto de los picos de voltaje en el dispositivo. Tesla Solar Roof utiliza diodos Schottky de carburo de silicio con un VRM de 600 V, que pueden soportar sobretensiones transitorias como la caída de rayos.
Coincidencia de parámetros actuales
Corriente media (IF): Necesita cubrir 1,5 veces la corriente máxima de funcionamiento del sistema. En el inversor SG3125HV de Sunac Power, se utilizan diodos Schottky con IF=50A para cumplir con los requisitos de funcionamiento a carga completa de un sistema de 100 kW.
Sobrecorriente (IFSM): Necesita soportar corrientes transitorias durante los procesos de carga y descarga de la batería. El modelo MBR1045CT de Heketai Electronics puede soportar una sobrecorriente de 100 A y es adecuado para iniciar escenarios de descarga de vehículos eléctricos OBC (cargador integrado).
Coincidencia de parámetros de frecuencia
Frecuencia máxima de funcionamiento (fM): debe coincidir con la frecuencia de conmutación de la fuente de alimentación conmutada. En el inversor Huawei SUN2000, se utiliza un diodo Schottky con fM=1MHz para lograr una eficiencia de seguimiento MPPT del 99 %.
Capacitancia de unión (Cj): una Cj baja puede reducir las pérdidas de carga y descarga durante la conmutación de alta-frecuencia. El modelo Cj RB521D1-30-Q1 de Anbang Electronics tiene solo 2pF y es adecuado para aplicaciones de RF (radiofrecuencia).
Coincidencia de parámetros de temperatura
Rango de temperatura de trabajo: Es necesario cubrir las temperaturas ambientales extremas del sistema de almacenamiento de energía. El producto empaquetado DFN1006 de Heketai Electronics puede funcionar de manera estable dentro del rango de -40 grados a 125 grados, con una deriva de voltaje controlada dentro de ± 0,05%/grado, cumpliendo con los requisitos de estabilidad del suministro de energía de ADAS (Sistemas avanzados de asistencia al conductor).
Resistencia térmica (R θ JA): Los envases de baja resistencia térmica pueden mejorar la eficiencia de disipación de calor. La resistencia térmica del paquete TO-220 es de 15 grados/W, mientras que el paquete DFN1006 puede reducirla a 5 grados/W, lo que reduce significativamente el aumento de temperatura del dispositivo.
3, Adaptación del escenario de aplicación: práctica de selección de general a personalizada
Los escenarios de aplicación diversificados de los sistemas de almacenamiento de energía requieren requisitos diferenciados para los diodos Schottky, y es necesario realizar una selección personalizada en función de escenarios específicos.

Sistema de gestión de batería (BMS)
Protección contra carga inversa: seleccione modelos con Vf bajo y IFSM alto. La cerradura de puerta inteligente Deshmann adopta el diodo Schottky de la serie BAT54 (Vf=0.3V, IFSM=30A), que logra una confiabilidad de carga antirreversa del 99,99% en un entorno de -40 grados ~85 grados.
Control equilibrado: Seleccione modelos con Ir bajo y VRRM alto. El sistema de almacenamiento de energía Ningde Times adopta el modelo SD101AW (Ir=0.2 μ A, VRRM=1000V) para lograr un control equilibrado del nivel de milivoltios entre paquetes de baterías.
Convertidor CC-CC
Rectificación síncrona: Es necesario elegir un modelo con Vf bajo y R θ JA bajo. El inversor Sunshine Power SG3125HV adopta diodos Schottky empaquetados en SOD-123 (Vf=0.25V, R θ JA=30 grados/W), con una eficiencia de conversión del 98,7%.
Tecnología de conmutación suave: es necesario seleccionar modelos Low Qrr (carga de recuperación inversa). El modelo Qrr MBR20100CT de Heketai Electronics tiene solo 5 nC y es adecuado para circuitos ZVS (conmutación de voltaje cero), reduciendo las pérdidas de conmutación en un 70 %.
inversor fotovoltaico
Seguimiento MPPT: seleccione modelos con fM alto y Cj bajo. El inversor Huawei SUN2000 utiliza diodos Schottky empaquetados en SMA (fM=1MHz, Cj=5pF) para lograr una respuesta rápida de un nivel de 0,1 ms.
Protección de isla: Es necesario seleccionar modelos con alto VRRM y bajo Ir. Tesla Solar Roof utiliza diodos Schottky de carburo de silicio (VRRM=600V, Ir=1 μ A) para cortar la corriente inversa en 0,1 segundos en caso de fallas en la red.