光伏電池板的旁路二極管保護分析

　　當高功率電纜與太陽能電池板的電纜交錯或是平行擺放時，反應能量和感應能量也可能引起旁路二極管的失效。這種情況非常少見，也很難通過標準化的措施加以避免。

　　當接線盒與電路斷開，存儲在電纜里的能量會反作用到接線盒里的旁路二極管，這時就會產生反應能量。能量等級取決于電纜的長度和供電電壓。

　　大多數肖特基整流器的雪崩容量低于20mJ，還不足以應付反應能量。但Vishay的瞬態電壓抑制器(TVS)的雪崩能量可以從1/4焦耳到2焦耳。

　　圖4，標準8/20 μs IEC61000-4-5波形與350V和2-Ω線路阻抗條件下的旁路二極管

　　圖4顯示給接線盒中的3個旁路二極管施加350V(2-Ω線路阻抗)的測試結果。由于產生了電短路，所有3個旁路二極管都失效了。

　　TVS硅雪崩擊穿二極管可以用來保護旁路二極管免受來自閃電、高電荷的表面能量，以及高壓電源線等其他來源的感應電的高功率瞬態和浪涌的損害。為保護二極管免受此類瞬態和浪涌的損害，最好能在每個旁路二極管旁邊并聯一個TVS器件，如圖5所示。

　　圖5，Vishay TVS器件與每個旁路二極管并聯

　　上面的電路結構能夠在光伏電池板的生產、現場安裝過程中，以及驅動光伏系統時發生任何瞬態和浪涌的情況下，極好地保護旁路二極管。另一種解決辦法是在每個接線盒上加上一個TVS器件，如圖6所示。這種辦法也能保護旁路二極管免遭大多數瞬態和浪涌。

　　圖6，TVS器件與每個旁路二極管串并聯

　　為旁路二極管保護選擇TVS

　　在為光伏電池板和接線盒里的旁路二極管選擇TVS時，有幾個因素需要加以考慮。首先是TVS的耐壓。耐壓的意思是施加到器件上的電壓沒達到這個電壓時，TVS器件是不工作的。這個電壓比光伏電池板在瞬間高壓試驗的VOC高，是常規峰值VOC的1.4到1.6倍。

　　常規Voc與瞬間高壓試驗時的Voc

　　而且，TVS的功率等級應當根據應用的瞬態和浪涌能量的級別而定。軸向的P6KE和SMBJ系列表面貼裝器件的雪崩容量是1/4焦耳，足以對ESD和來自短電纜的反應能量提供保護。出于為旁路二極管和太陽能電池面板提供高功率瞬態和浪涌保護的目的，1.5KE和5KP系列軸向SMCJ器件針對出現的多數ESD、反應和感應浪涌，以及瞬態情況，提高了接線盒的可靠性。