Pg电子平台：组件旁路二极管详解
应的高电压而损坏。图 1 显示的是，一个肖特基整流器在 250V 电压下施加高电压 8/20 μs 脉冲后失效 的测试结果。
图 1，肖特基整流器在 250V 电压和一个 8/20 μs 脉冲(2-Ω线阻)情况下失效。 ESD——静电放电 光伏电池 光伏电池是太阳能光伏电池的简称，用于把太阳的光能直接转化为电能。目前地面光伏系统大量使 用的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。在能量转换效率和使 用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低，但价格更 便宜。 按照应用需求，太阳能电池经过一定的组合，达到一定的额定输出功率和输出的电压的一组 本公
一般用在单晶硅和多晶硅光伏(PV)面板的旁路二极管 中， 在出现低分流和高分流阻抗时， 保护过热点的 光伏电池 (参考图 1)。
图 1B，电池板中的高分流阻抗单元 在旁路应用中，肖特基势垒整流器可发挥低正向电压降的优势，而且比普通 P-N 结整流器的功率耗 散更小。然而，这种器件也具有低反向电压击穿的缺点，很容易因 ESD(静电放电)的电过应力(EOS)和感
常规 Voc 与瞬间高压试验时的 Voc 而且，TVS 的功率等级应当根据应用的瞬态和浪涌能量的级别而定。轴向的 P6KE 和 SMBJ 系列表面贴 装器件的雪崩容量是 1/4 焦耳，足以对 ESD 和来自短电缆的反应能量提供保护。出于为旁路二极管和太
阳能电池面板提供高功率瞬态和浪涌保护的目的，1.5KE 和 5KP 系列轴向 SMCJ 器件针对出现的多数 ESD、 反应和感应浪涌，以及瞬态情况，提高了接线盒的可靠性。 测试结果 下表比较了在标准和非标准 ESD 测试条件下，肖特基整流器的旁路二极管功能。 表 2 是在标准 IEC61000-4-5 ESD 测试条件下肖特基整流器的 ESD 测试结果，器件是在悬浮条件下测 试。 表 2：肖特基整流器的 ESD 测试结果
这种 ESD 防护能力还不足以在为所有 ESD 状况或从电源线 电源线是用作电气组件或设备与电源的连接线，通常来说指电线与其一端连接的插头或尾插的集合 体，是电器产品的基本零部件之一。电源线分为电线和插头两部分。 和其他来源感应的高电压提供保护。一个脉冲宽度为 60ns 的典型 ESD 波形如图 3 所示。 由 ESD 和浪涌造成失效之间的区别ຫໍສະໝຸດ Baidu，他们涉及的失效器件的数量是不同的。在大多数由 ESD 引起 的失效故障中，在接线盒里的两个或三个器件当中的某一个会失效。而浪涌会损毁所有的旁路二极管。
表 3 显示的是在非标准 IEC61000-4-5 ESD 测试条件下，一个肖特基整流器和一个并联了 TVS 的肖特 基整流器的 ESD 测试结果，整流器的一个引线：肖特基整流器和 TVS 的 ESD 测试结果
图 3：典型的 ESD 波形。 反应能量和感应能量 当高功率电缆 电缆是一种用以传输电能信息和实现电磁能转换的线材产品。既有导体和绝缘层，有时还加有防止 水份侵入的严密内护层，或还加机械强度大的外护层，结构较为复杂，截面积较大的产品叫做电缆。 与太阳能电池 板的电缆交错或是平行摆放时，反应能量和感应能量也可能引起旁路二极管的失效。 这种情况非常少见，也很难通过标准化的措施加以避免。 当接线盒与电路断开，存储在电缆里的能量会反作用到接线盒里的旁路二极管，这时就会产生反应 能量。能量等级取决于电缆的长度和供电电压。 大多数肖特基整流器的雪崩容量低于 20mJ，还不足以应付反应能量。但 Vishay 的瞬态电压抑制器 瞬态电压抑制器英文为 Transientvoltagesuppressor，简称 TVS，当 TVS 两极受到反向高能量冲击 时，它能以 10－12s 级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数 kW 的浪涌功率，使两极的电位 箝位于预定值，有效地保护自动化设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。 (TVS)的雪崩能量可以从 1/4 焦耳到 2 焦耳。
光伏电池，叫光伏组件。根据光伏电站大小和规模，由光伏组件可组成各种大小不同的阵列。
司光伏组件，采用高效率单晶硅或多晶硅光伏电池、高透光率钢化玻璃、Tedlar、抗腐蚀铝合多边框等 材料，使用先进的真空层压工艺及脉冲焊接工艺制造。即使在最严酷的环境中也能保证长的使用寿命。 组件的安装架设十分方便。组件的北面安装有一个防水接线盒，通过它可以十分方便地与外电路连接。 对每一块太阳电池组件，都保证 20 年以上的使用寿命。 是用层压膜与玻璃或透明的二氧化硅板压到一起，或是用环氧树脂材料粘在一起。玻璃、化学材料平板 和层压薄膜都很容易产生 ESD，ESD 的强度取决于表面直径。ESD 可能损坏肖特基整流器的芯片端，主要 是通过过热失效的方式(图 2A 和 2B)。
上面的电路结构能够在光伏电池板的生产、现场安装过程中，以及驱动光伏系统时发生任何瞬态和 浪涌的情况下，极好地保护旁路二极管。另一种解决办法是在每个接线盒上加上一个 TVS 器件，如图 6 所示。这种办法也能保护旁路二极管免遭大多数瞬态和浪涌。
图 6，TVS 器件与每个旁路二极管串并联 为旁路二极管保护选择 TVS 在为光伏电池板和接线盒里的旁路二极管选择 TVS 时，有几个因素需要加以考虑。首先是 TVS 的耐 压。耐压的意思是施加到器件上的电压没达到这个电压时，TVS 器件是不工作的。这个电压比光伏电池板 在瞬间高压试验的 VOC 高，是常规峰值 VOC 的 1.4 到 1.6 倍。
图 4，标准 8/20 μs IEC61000-4-5 波形与 350V 和 2-Ω线路阻抗条件下的旁路二极管 图 4 显示给接线-Ω线路阻抗)的测试结果。由于产生了电短路， 所有 3 个旁路二极管都失效了。 TVS 硅雪崩击穿二极管可以用来保护旁路二极管免受来自闪电、高电荷的表面能量，以及高压电源 又名高压发生器， ,一般是指输出电压在五千伏特以上的电源， 一般高压电源的输出电压可达几万伏， 甚至高达几十万伏特或更高。 [全文] 线等其他来源的感应电的高功率瞬态和浪涌的损害。为保护二极管免受此类瞬态和浪涌的损害，最好能 在每个旁路二极管旁边并联一个 TVS 器件，如图 5 所示。
