কিভাবে উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ আর্দ্রতা শক্তি সরঞ্জামে ডায়োড রক্ষা করবেন?

一, উপাদান নির্বাচন: আর্দ্রতা, তাপ এবং উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধী ডিভাইসগুলির জন্য উপযুক্ত
1. প্যাকেজিং উপকরণ অপ্টিমাইজেশান
উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ আর্দ্রতার পরিবেশে, জলীয় বাষ্পের অনুপ্রবেশের কারণে ঐতিহ্যবাহী ইপোক্সি রজন প্যাকেজিং ডিলামিনেশন বা পপকর্ন প্রভাবের ঝুঁকিপূর্ণ। শিল্প গ্রেড ডায়োড সিলিকন বা সিরামিক প্যাকেজ করা হয়, যা উল্লেখযোগ্যভাবে আর্দ্রতা এবং তাপ তাদের প্রতিরোধের উন্নতি করতে পারে. উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট ফোটোভোলটাইক বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রকল্প নির্বাচিত সিরামিক encapsulated Schottky ডায়োড. ডাবল 85 পরীক্ষায় (85 ডিগ্রি / 85% RH) 1000 ঘন্টা ধরে ক্রমাগত অপারেশন করার পরে, প্যাকেজের ভিতরে কোনও ডিলামিনেশনের ঘটনা ছিল না, যখন সাধারণ ইপোক্সি রজন এনক্যাপসুলেটেড ডিভাইসগুলি 500 ঘন্টা পরে বিস্ফোরিত হয়েছিল।

2. চিপ প্রক্রিয়া আপগ্রেড
উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশের জন্য, কম ফুটো বর্তমান বৈশিষ্ট্য সহ চিপ নির্বাচন করা উচিত। উদাহরণস্বরূপ, সিলিকন কার্বাইড (SiC) ডায়োড ব্যবহার করে উচ্চ তাপমাত্রায় বিপরীত লিকেজ কারেন্ট উল্লেখযোগ্যভাবে কমাতে পারে। একটি নির্দিষ্ট অফশোর উইন্ড পাওয়ার কনভার্টার প্রজেক্টের তুলনামূলক পরীক্ষা দেখায় যে 125 ডিগ্রী জংশন তাপমাত্রায়, সিলিকন ভিত্তিক ডায়োডের তুলনায় SiC ডায়োডের বিপরীত লিকেজ কারেন্ট 80% কমে যায় এবং সিস্টেমের কার্যকারিতা 2.3% দ্বারা উন্নত হয়।

3. derating নকশা নীতি
উচ্চ-তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে, ডায়োডগুলিকে তাদের প্রকৃত অপারেটিং তাপমাত্রা অনুসারে ডি-রেট করা দরকার। উদাহরণস্বরূপ, যদি ডিভাইসের রেট করা বিপরীত ভোল্টেজ 60V হয়, তাহলে সুরক্ষা মার্জিন সংরক্ষণের জন্য 85 ডিগ্রিতে 100V বা তার বেশি ভোল্টেজের স্তর বেছে নেওয়ার পরামর্শ দেওয়া হয়। একটি নির্দিষ্ট এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম প্রজেক্ট 60V থেকে 100V পর্যন্ত ডায়োড প্রতিরোধী ভোল্টেজের মাত্রা বাড়িয়ে ডিভাইসের ব্যর্থতার হার 5% থেকে 0.3% কমিয়েছে।

2, স্ট্রাকচারাল ডিজাইন: থার্মাল ম্যানেজমেন্ট এবং আইসোলেশন প্রোটেকশন
1. তাপ অপচয় গঠন শক্তিশালী করুন
তামার ফয়েল সম্প্রসারণ: PCB বিন্যাসে, তামার ফয়েল এলাকা বৃদ্ধি তাপ সঞ্চালন বাড়ায়। একটি নির্দিষ্ট ফোটোভোলটাইক কন্ট্রোলার প্রজেক্ট ডায়োডের নিচে কপার ফয়েল এরিয়াকে 10mm ² থেকে 50mm ² পর্যন্ত প্রসারিত করেছে, যা সংযোগের তাপমাত্রা 15 ডিগ্রি কমিয়েছে।
ইন্টিগ্রেটেড তাপ সিঙ্ক: উচ্চ তাপ অপচয় দক্ষতা প্যাকেজ যেমন DFN এবং TO-220 হিট সিঙ্কের সাথে ব্যবহার করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট শিল্প UPS প্রকল্প TO-220 প্যাকেজড ডায়োড ব্যবহার করে এবং সম্পূর্ণ লোড অপারেশনের সময় 120 ডিগ্রির মধ্যে জংশন তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে অ্যালুমিনিয়াম হিট সিঙ্ক ইনস্টল করে।
তাপীয় প্যাডের প্রয়োগ: ডায়োড এবং হিট সিঙ্কের মধ্যে তাপীয় গ্রীস বা তাপীয় প্যাড পূরণ করা যোগাযোগের তাপ প্রতিরোধের হ্রাস করতে পারে। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে একটি 0.5 মিমি পুরু সিলিকন থার্মাল প্যাড ব্যবহার করলে তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা 2 ডিগ্রি/W থেকে 0.8 ডিগ্রি/W পর্যন্ত কমাতে পারে।
2. বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা নকশা
কারেন্ট শেয়ারিং প্রতিরোধকের সমান্তরাল সংযোগ: যখন একাধিক ডায়োড সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে, তখন ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপের পার্থক্যের কারণে অসম কারেন্ট বন্টন এড়াতে প্রতিটি ডায়োডের সাথে একটি কম রোধের কারেন্ট শেয়ারিং প্রতিরোধক (যেমন 0.1 Ω) সিরিজে সংযুক্ত করা উচিত। একটি নির্দিষ্ট এনার্জি স্টোরেজ ব্যাটারি ব্যালেন্সিং সার্কিট প্রজেক্ট এই ডিজাইনের মাধ্যমে সমান্তরাল ডায়োডের বর্তমান বিচ্যুতিকে 30% থেকে 5% এর মধ্যে কমিয়ে দিয়েছে।
বিপরীত সুরক্ষা ডায়োড: বিপরীত ভোল্টেজ খুব বেশি হলে প্রধান ডায়োডের উভয় প্রান্তে সমান্তরালভাবে বিপরীত ডায়োডগুলিকে সংযুক্ত করা মূল ডায়োডটিকে ভেঙে যাওয়া প্রতিরোধ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক গাড়ির চার্জিং মডিউল প্রকল্প এই স্কিমটি গ্রহণ করে, যা বিপরীত ওভারভোল্টেজ সুরক্ষার প্রতিক্রিয়া সময়কে 10ns এ সংক্ষিপ্ত করে।
3, পরিবেশ নিয়ন্ত্রণ: মাইক্রোএনভায়রনমেন্ট আইসোলেশন এবং ভেন্টিলেশন অপ্টিমাইজেশান
1. সুরক্ষা স্তর বৃদ্ধি
IP সুরক্ষা মান: পরিবেশগত আর্দ্রতার উপর ভিত্তি করে IP65 (ডাস্টপ্রুফ এবং ওয়াটারপ্রুফ) বা IP67 (জলরোধী) রেটিং সহ সরঞ্জাম নির্বাচন করুন। একটি নির্দিষ্ট অফশোর ড্রিলিং প্ল্যাটফর্ম প্রকল্প IP67 প্রতিরক্ষামূলক ডায়োড মডিউল ব্যবহার করে, যা 3 বছর ধরে লবণ স্প্রে পরিবেশে ক্রমাগত অপারেশন করার পরে ক্ষয় অনুভব করেনি।
কন্ট্রোল ক্যাবিনেট ইন্টিগ্রেশন: ডায়োড মডিউলটিকে একটি সিল করা কন্ট্রোল ক্যাবিনেটে রাখুন এবং তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা নিয়ন্ত্রণ করতে এয়ার কন্ডিশনার বা হিট এক্সচেঞ্জার ইনস্টল করুন। উদাহরণস্বরূপ, একটি ডেটা সেন্টারে একটি UPS প্রকল্প একটি নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট ব্যবহার করে অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা 40 ডিগ্রির নিচে এবং আর্দ্রতা 50% RH-এর মধ্যে রাখতে, যার ফলে ডায়োডের আয়ু 40% বৃদ্ধি পায়।
2. বায়ুচলাচল সিস্টেম অপ্টিমাইজেশান
ফোর্সড এয়ার কুলিং ডিজাইন: পাওয়ার ইনটেনসিভ অ্যাপ্লিকেশানগুলিতে, ফ্যানগুলি জোরপূর্বক বায়ুচলাচলের জন্য ব্যবহার করা হয়। একটি নির্দিষ্ট ফোটোভোলটাইক বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রজেক্ট ডায়োডের চারপাশে বায়ু প্রবাহের বেগ 3m/s-এ বৃদ্ধি করতে এবং জংশন তাপমাত্রা 20 ডিগ্রি কমাতে বায়ু নালী নকশাকে অপ্টিমাইজ করেছে।
প্রাকৃতিক পরিচলন বর্ধিতকরণ: কম-শক্তির পরিস্থিতিতে, তাপ সিঙ্কের পাখনার ব্যবধান বা কাত কোণ বাড়ানো প্রাকৃতিক পরিচলনের কার্যকারিতা উন্নত করতে পারে। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে 2 মিমি থেকে 5 মিমি পর্যন্ত পাখনার মধ্যে ব্যবধান বাড়ালে তাপ অপসারণের দক্ষতা 15% বৃদ্ধি পায়।
4, পর্যবেক্ষণ এবং সুরক্ষা: রিয়েল টাইম প্রতিক্রিয়া এবং সক্রিয় হস্তক্ষেপ
1. তাপমাত্রা পর্যবেক্ষণ সিস্টেম
থার্মিস্টর ইন্টিগ্রেশন: রিয়েল-সময়ে জংশন তাপমাত্রা নিরীক্ষণ করতে ডায়োডের কাছে NTC থার্মিস্টর ইনস্টল করুন। একটি নির্দিষ্ট এনার্জি স্টোরেজ ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম প্রজেক্ট, এই স্কিমের মাধ্যমে, যখন তাপীয় পলাতক এড়াতে জংশনের তাপমাত্রা 125 ডিগ্রি অতিক্রম করে তখন স্বয়ংক্রিয়ভাবে বর্তমান সীমিত সুরক্ষা ট্রিগার করে।
ইনফ্রারেড তাপমাত্রা পরিমাপ প্রযুক্তি: ইনফ্রারেড সেন্সর ব্যবহার করে ডায়োডের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা নিরীক্ষণ না{0}}যোগে। উদাহরণস্বরূপ, একটি বায়ু শক্তি বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রজেক্ট ইনফ্রারেড তাপমাত্রা পরিমাপের মাধ্যমে জংশন তাপমাত্রা ত্রুটি ± 2 ডিগ্রির সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ অর্জন করে।
2. ওভারলোড সুরক্ষা ব্যবস্থা
ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ সাপ্রেসার (TVS): একটি TVS ডায়োড বজ্রপাত দমন করতে বা ওভারভোল্টেজ পরিবর্তন করতে ডায়োডের ইনপুটে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে। একটি নির্দিষ্ট ফটোভোলটাইক অ্যারে প্রজেক্ট এই ডিজাইনের মাধ্যমে 1kV থেকে 6kV এর ওভারভোল্টেজ প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করেছে।
সফ্টওয়্যার কারেন্ট লিমিটিং অ্যালগরিদম: ডিজিটাল কন্ট্রোল সিস্টেমে, ডায়োড কারেন্ট অ্যালগরিদমের মাধ্যমে গতিশীলভাবে সামঞ্জস্য করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক গাড়ির চার্জিং স্টেশন প্রকল্পটি ওভারলোড প্রতিক্রিয়া সময়কে 50ms এ সংক্ষিপ্ত করতে পিআইডি কারেন্ট সীমিত নিয়ন্ত্রণ গ্রহণ করে।
5, কেস স্টাডি: অফশোর উইন্ড পাওয়ার কনভার্টারগুলির সুরক্ষা অনুশীলন
একটি নির্দিষ্ট অফশোর উইন্ড পাওয়ার প্রজেক্ট উপক্রান্তীয় জলে অবস্থিত যার পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা 45 ডিগ্রি এবং আর্দ্রতা 90% RH। আসল নকশায় সাধারণ সিলিকন-ভিত্তিক ডায়োড ব্যবহার করা হয়েছিল, এবং এক বছরের অপারেশনের পরে ব্যর্থতার হার ছিল 12% পর্যন্ত। উন্নতি পরিকল্পনার মধ্যে রয়েছে:

ডিভাইস আপগ্রেড: SiC ডায়োড দিয়ে প্রতিস্থাপিত, তাপমাত্রা প্রতিরোধের স্তর 175 ডিগ্রি বৃদ্ধি পেয়েছে;
তাপ অপচয় বর্ধিতকরণ: DFN প্যাকেজিং গ্রহণ এবং তামার তাপ সিঙ্ক ইনস্টল করা, সংযোগের তাপমাত্রা 150 ডিগ্রি থেকে 110 ডিগ্রিতে হ্রাস করা হয়;
পরিবেশগত বিচ্ছিন্নতা: একটি IP67 সুরক্ষিত কন্ট্রোল ক্যাবিনেটে ডায়োড মডিউল রাখুন এবং একটি ডিহিউমিডিফিকেশন ডিভাইস ইনস্টল করুন;
পর্যবেক্ষণ এবং সুরক্ষা: তাপমাত্রা এবং ভোল্টেজের দ্বৈত সুরক্ষা অর্জনের জন্য ইন্টিগ্রেটেড থার্মিস্টার এবং টিভিএস ডায়োড।
উন্নতির পর, কোনো ডায়োড ব্যর্থতা ছাড়াই সিস্টেমটি একটানা 3 বছর ধরে চলছে, বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদনে 8% বৃদ্ধি এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ 60% হ্রাস পেয়েছে।