【应用】国产SiC二极管IV1D12040U3助力20KW光伏逆变器设计，效率提升99%
随着全球不可再生资源的过度消耗，越来越匮乏，寻找新能源替代成为重中之重，随着我国光伏发电的成熟应用，光伏发电、储能已成为新能源的代名词，光伏逆变器又分为集中式、组串式、微型式三种，其中组串式顾名思义是将多个光伏组件组成到一起提高发电功率，在通过一个光伏逆变器并网发电。
组串式光伏逆变器的应用场景分为商用和户用，单体逆变器的功率的大不相同，组串式逆变器相比其他类似逆变器，具有更高效、安装便捷、应用范围广等特点深受广泛用户喜爱，光伏逆变器的发展趋势有以下几点：
1、针对地面大型电站，逆变器的单体功率越来越多，目前有开发出功率高达250KW的光伏逆变器；
2、系统拓扑随着电压系统而变化，目前主流是1KV和1.5KV系统，主功率还是以BOOST+T/ I型三电平为主；
图1 组串式光伏逆变器主功率拓扑图
未来光伏逆变器的技术发展宗旨是提升逆变器的转换效率和功率密度，从技术上则是通过增加多电平变换来提供开关频率，两电平、三电平、五电平等高频化是趋势，但是技术上的努力是有限的，还是需要从基础功率器件上做文章，目前光伏逆变器主流厂家大部分都已经在批量应用采用SiC二极管来替代MPPT部分Si二极管做续流，甚至尝试在逆变部分采用Sic MOS来替代IGBT做功率变换，提升开关频率，实现高效化、高频化、高功率密度。
如上图1，是一个三相20KW的光伏逆变器拓扑图，该设计中前级升压部分采用SiC肖特基二极替代Si二极管，PV输入有1路，MPPT电压范围是200-800V，开路电压1000V, Sic二极管的选型方法如下：
1、计算二极管的电流：
1）计算每一路MPPT最大输入电流为：I=P/U=20000W/1000V=20A;
2) 计算额定功率下流过二极管的电流：I=P/(U*n)=20K/750*1=26.6A;
2、确定二极管的最大反向耐压，该组串式光伏逆变器是以1000 V系统为主，所以选择1200 V耐压的二极管；
然后选择一款合适的SIC二极管来做光伏逆变器的Boost升压电路的续流二极管，根据以上计算可知需要选择1200V 40A的Sic二极管，本设计采用瞻芯电子推出的1200V、TO247-3封装的碳化硅肖特基二极管IV1D12040U3助力20KW光伏逆变器设计，具有以下几点优势：
1、反向重复峰值电压VRRM为1200V，具有足够的耐压余量，保证器件不会超电压应力风险；
2、正向持续电流IF为40A@151℃，满足额定功率下电流需求，且有一定余量，应对过载工况；
3、具有低反向漏电流和零反向恢复时间，可大幅降低开关损耗，提高开关频率，减少器件数量体积，节约成本；
4、且开关特性不受温度影响，最大结温为 175°C，更适合高温应用场景如光伏逆变器户外高温工作场景；
5、正向导通电压 VF典型值为1.56V, 且为正温度系数，减小导通损耗，提高系统效率；
6、相比Si二极管的差价，Sic二极管给系统性能提升情况来看，总体效益远远超过两类器件的价差，Sic二极管更适合光伏逆变器的应用。
图2 IV1D12040U3封装和电路图
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瞻芯电子SiC肖特基二极管（SBD）选型表
瞻芯电子提供以下参数选型：VRRM（V）：650V&1200V、IF（ TJ =150°C）（A）：2~40
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产品型号
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品类
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Qualification
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IFSM（ tp=10ms）（A）
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QC（nC）
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VF（ TJ =175°C）（V）
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IR（ TJ =25°C）（μA）
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IR（ TJ =175°C）（μA）
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Package
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VRRM（V）
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VF（ TJ =25°C）（V）
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IF（ TJ =150°C）（A）
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IV1D06004BD
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SiC肖特基二极管
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工业级
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32A
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7.7nC
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1.85V
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1.0μA
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5.0μA
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Bare Die
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650V
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1.45V
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4A
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选型表 - 瞻芯电子 立即选型
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可定制LAMP LED、 CHIP LED、 PLCC LED、 汽车用车规级LED、COB LED的尺寸/电压/电流等参数，电压1.5-37V，电流5-150mA，波长470-940nm。
最小起订量： 30000 提交需求>
可定制单色光灯珠、双色灯珠、全彩灯珠、发光二极管、贴片灯珠、贴片LED等产品，尺寸：0.6*0.3mm-3.2*2.7mm，波长：405-940nm，亮度：24-750mcd，电压：1.5-3.5V。
最小起订量： 3000 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
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