旁路二极管

旁路二极管在solar module 中的作用diode review
一、热斑效应
一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。

被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。

这种效应能严重的破坏太阳电池。

有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。

为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。

二、Bypass diode的作用：
当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。

二、Bypass diode 选择原则：
１、耐压容量为最大反向工作电压的两倍；
２、电流容量为最大反向工作电流的两倍；
３、结温温度应高于实际结温温度；
４、热阻小；
５、压降小；
三、实际结温温度测量方法：
把组件放在75度烘箱中至热稳定，在二极管中通组件的实际短路电流，热稳定后（例如1h），测量二极管的表面温度，根据以下公式计算实际结温：
Tj=Tcase + R*U*I
其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度（用热电偶测出），U是二极管两端压降（实测值），I为组件短路电流。

计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。

四、旁路二极管对电路影响示意图：
1.baypass diodes from the unshaded cells are reverse and no impact
2.bypass diode from shaded string is forward biased and conducts current
3.
当电池片正常工作时，旁路二极管反向截止，对电路不产生任何作用；若与旁路二极管并联的电池片组存在一个非正常工作的电池片时，整个线路电流将由最小电流电池片决定，而电流大小由电池片遮蔽面积决定，若反偏压高于电池片最小电压时，旁路二极管导通，此时，非正常工作电池片被短路。

五、每个旁路二极管并联电池片数目的计算
１、旁路二极管电流容量最小应为：
Ｉ＝４．７３×２＝８.４６Ａ
２、选用１０ＳＱ０３０型二极管
最大返偏电压为：VRRM=30vＩＡＶ＝１０ＡＶＦ＝０.５５Ｖ
ＴＪ＝-５５－２００℃
３、耐压容量为３０Ⅴ的旁路二极管最多可保护１２５×１２５电池片数目为：
Ｎ＝３０/（２×０.５１３）≈２９.２４
即最多可保护２９片１２５×１２５电池片；
４、旁路二极管截止状态时存在反向电流，即暗电流，一般小于０.２微安；
原则上每个电池片应并联一个旁路二极管，以便更好保护并减少在非正常状态下无效电池片数目，但因为旁路二极管价格成本的影响和暗电流损耗以及工作状态下压降的存在，对于硅电池，每十五个电池片可并联一个旁路二极管为最佳。

. Bypass diodes are not needed on 12 volt systems, optional on 24 volt, and should always be used on 36 volt or higher systems
遮蔽一个电池片与遮蔽两块电池片各一半的效果不同，所以遮蔽不可避免时，尽量使遮蔽尽可能多的电池，每个电池尽可能少的阴影。

在IEC 61215 第二版中，有二极管发热测试，其方法如下：
把组件放在75度烘箱中至热稳定，在二极管中通组件的实际短路电流，热稳定后（例如1h），测量二极管的表面温度，根据以下公式计算实际结温
Tj=Tcase + R*U*I
其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度（用热电偶测出），U是二极管两端压降/正向压降（实测值），I为组件短路电流。

计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。

以扬杰的10SQ050型二极管为例。

如果实测外壳温度是150度，用在72片125电池片180W 的组件上，其结温为：
Tj＝150+3*0.5*5.4=158.1
低于规格书中的最大结温Tj，所以没有问题。

如果是156的片子，通的电流大，发热大，外壳温度假设测得165度，那么实际结温为
Tj=165+3*0.5*8=177，高于规格书中的最大结温175，测试失败。

所以，对于这个测试，选择二极管要看以下几个量
电流（大的好）
最大结温（大的好）
热阻（小的好）
压降（小的好）
反向击穿电压（一般40V就远远够了）
当然，二极管的使用环境（接线盒）也很重要。

这里就不多说了
二极管结温测试方法
一些标准草案（例如国际电工委员会61730-2，61215）描述的旁路二极管测试是在75度下短路一个小时，在这个测试中，二极管结点温度应当低于可接受的最大值。

结点温度的计算如下：
Tj = TL/C + RthL/C * Vf * ISC
Tj = junction temperature of the diode, maximum admissible value see datasheet
结点的温度，最大值参考Diotec规格书
TL/C = temperature of contact leads (L) resp. cooling fin of case (C)
连接引线的温度，或者散热片温度
RthL/C = thermal resistance junction – contact lead (L) resp. cooling fin of case (C)
连接引线或者散热片的热阻
Vf = forward voltage drop across diode
正向压降
Isc = module short circuit current
模组短路电流
To comply with the test, solar diodes by Diotec are offering several advantages:
根据这个测试，Diotec 的太阳能二极管具有以下几个优点：
Vf
Reduced power losses inside the diode by reduced forward voltage drop Vf. Possible with ，Low Vf“-bipolar diodes as well as Schottky diodes.
采用低正向电压的二极管和肖特基二极管，通过降低正向压降从二极管内部减少能耗。

Tj
Specification of higher admissible junction temperature Tj (up to 200°C!). The maximum admissible junction temperature is normally based on a DC load of 80% of the maximum reverse repetitive voltage VRRM. If the actual occurring reverse voltage is much below this value, as typical for solar modules, a higher Tj can be specified. See parameters in the Diotec datasheets.
高结点温度说明(Diotec产品Tj可达200°C！）。

最大可承受温度一般基于最大重复反向电压的80%，如果实际反向电压比这个值低的多，作为太阳能模组的应用，Diotec 产品的可承受Tj是非常高的。

具体请参考Diotec datasheets.
RthL/C
At higher currents, the junction temperature can be reduced by suitable cooling measures. Ideally suited in this case are package outlines like TO-220 und D2PAK, having low thermal resistance junction to case.
在比较高的电流下，结点温度可以通过适当的降温措施来降低。

例如TO-220和D2PAK的封装非常适合这种情形：具有低的结点热阻。