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《光伏组件接线盒用二极管 技术要求》

发布者: admin | 发布时间: 2015-12-4 16:23| 查看数: 2168| 评论数: 0

《光伏组件接线盒用二极管技术要求》征求意见稿 2015年12月

目  次

前言        III
1 范围        1
2 引用标准        1
3 术语和定义        1
3.1 术语        1
3.2 符号        1
3.3 型号命名方法        2
4 技术要求        2
4.1 外观检验        2
4.2 标识耐久性        3
4.3 外形尺寸        3
4.4 额定值        3
4.5 特性值        3
4.6 焊接要求        4
4.7 机械性能        5
4.8 环境性能要求        5
4.9 电耐久性        5
4.8.2 电流老化试验        5
4.10 热性能试验        5
5 试验方法        5
5.1 外观检验        6
5.2 标识耐久性        6
5.3 外形尺寸检查        6
5.4 额定值        6
5.5 特性值        6
5.6 焊接要求        7
5.7 机械性能试验        7
5.8 阻燃性试验        7
5.9 抗静电试验        7
5.10 湿热试验        7
5.11 高低温循环试验        8
5.12 高温贮存试验        8
5.13 电耐久性试验        8
5.14 热阻测试        8
5.15 热性能试验        8
6 检验规则        8
6.1 出厂检验        8
6.2 周期检验        9
7 标志和包装        10
7.1 包装盒上的标志、包装方式及数量        10
8 贮存和运输        11

前  言

  • 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
  • 本标准由国家太阳能光伏产品质量监督检验中心提出。
  • 本标准由国家标准化研究院归口。
  • 本标准主要起草单位:
  • 本标准参与起草单位:
  • 本标准主要起草人:

光伏组件接线盒用二极管技术要求

1 范围
本标准规定了太阳能光伏旁路二极管的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存和运输。
本标准适用于太阳能光伏旁路二极管(以下简称旁路二极管)。

2 引用标准
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 4023-1997   半导体器件 第2部 分整流二极管
GB/T 7581-1987 半导体分立器件外形尺寸
GB/T 9535-2006地面用晶体硅光伏组件—设计鉴定和定型
GB/T5169.5-2008  电工电子产品着火危险试验第5部分:试验火焰针焰试验方法装置、确认试验方法和导则
GB/T 17626.2-2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验
GB/T 2423.22-2012   环境试验第2部分:试验方法试验N:温度变化

3 术语(符号)和命名
3.1术语和定义:下列术语和定义适用于本标准。
3.1.1 半导体二极管:具有不对称电压—电流特性的两端半导体器件;
3. 1.2  正向:连续(直流)电流沿二极管低阻流通的方向;
3.1. 3  反向:连续(直流)电流沿二极管高阻流动的方向;
3. 1.4热击穿:由于耗散功率和结温的相互促增作用,使少数载流子累积增加引起的反向击穿;
3. 1.5 击穿(PN结反向偏置时):由高动态电阻状态转变到刚好是低动态电阻状态,所观察到反向电流开始剧烈增加时的现象;
3.1. 6 雪崩击穿(半导体PN结的):半导体中的一些载流子在强电场的作用下,获得足够的能量,碰撞电离产生新的电子空穴对,这种使载流子累积倍增引起的击穿;
3. 1.7结温  Tj:基于半导体器件的热电校准关系,通过电测量得到的温度;
注:结温是通过热阻,瞬态热阻抗,在各种应用中计算电流允许值的基准温度。
3. 1.8热阻 Rth:在热平衡条件下,两规定点(或区域)之间温度差与产生这两点温度差的耗散功率之比。结壳热阻为半导体器件结温和管壳规定点的温度差与器件耗散功率之比,散热器热阻为散热器上规定点温度和环境规定点温度的差与产生这两点温差的耗散功率之比;
3. 1.9贮存温度 TSTG:半导体器件在没有任何电压施加情况下的存放温度;
3.1. 10额定结温:半导体器件正常工作时所允许的最高结温,在此温度下,一切有关的额定值和特性都得到保证;
3.1. 11正向电压 VF:由于正向电流流通在两端子间降落的电压;
3. 1.12反向电压 VR:沿二极管高阻方向施加的电压;
3. 1.13击穿电压 VBR:通过结的反向电流大于规定值时的反向电压;
3.1. 14正向电流 IF:沿二极管低阻方向流通的电流;
3.1. 15正向浪涌电流 IFSM:一种由于电路异常情况(如故障)引起的,并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流;
3. 1.16反向电流 IR:当二极管施加规定的反向电压时,流过它的全部传导电流;
3.1. 17伏安特性:包括正向和反向的电压—电流特性,通常用曲线表示。
3. 1.18  静电放电(ESD):在不同静电势的两个物体之间静电电荷的转移。
3.1. 19  器件工作环境温度:距离器件5cm的境温度,二极管产品此温度条件下,应连续(不间断)工作。

3.2 型号命名方法
3.2.1 轴向封装

轴向封装

轴向封装


3.2.2贴片封装和扁平封装

贴片封装和扁平封装

贴片封装和扁平封装

3.2.3 高压光伏二极管

3.2.3 高压光伏二极管

3.2.3 高压光伏二极管


4 技术要求
4.1 使用环境:使用环境应符合表1要求。
表1 使用环境条件

  
序号
  
条件
温度
1
使用环境温度
-40℃~+85℃
2
年平均湿度
50~75%RH
3
在其他天偶然出现的湿度
85%RH
4
大气压力
63.0kPa~106.0kPa(海拔4000m及以下)

4.2外观和尺寸
4.2.1外观
旁路二极管的塑封体表面光整无气泡、无机械损伤。
旁路二极管的引线平直、光整、镀层光亮无锈蚀。
旁路二极管的标识应清晰、不易脱落。

4.2.2外形尺寸
具体外形尺寸依据客户要求及GB/T 7581。

4.3 额定值

4.3.1 额定值
最大额定值(极限值)应符合表3的规定。
表2 最大额定值(极限值)
  
正向平均电流
  
正向浪涌电流
I2t
反向重复峰值电压
工作结温
贮存温度
IF(AV)
IFSM
I2t
VRRM
Tj
Tstg
A
A
A2s
V
10
200
166
见表3
200
-55~150
12
240
239
15
280
325
16
300
373
18
320
425
20
350
508
20
350
508
25
380
599
30
400
664
        
   注:I2t为IFSM正弦波底宽8.3mS的积分值

4.3.2反向重复峰值电压、反向不重复峰值电压分档
旁路二极管的反向重复峰值电压、反向不重复峰值电压分档按表3的规定。

  
级数
  
040
050
060
080
100
150
800
1000
VRRM(V)
40
50
60
80
100
150
800
1000
VRSM(V)
45
55
65
85
105
155
850
1050


4.4 特性值
4.4.1 电特性值
旁路二极管的电特性值应符合表4的规定。
表4 旁路二极管的电特性
  
系列分类
  
正向电压
反向峰值电流
结壳热阻
正向电流
反向峰值电压
IF(AV)
VRRM
VFM
IRM1
IRM2
RthJ-C
A
V
V
mA
mA
℃/W
6
200—1050
1.1
0.005
0.20
≤3.5
8
10
10
40—50
<0.5
<0.5
<50
≤3
51—80
<0.7
<0.3
<30
81—100
<0.8
<0.2
<20
12
45—50
<0.5
<0.5
<50
≤3.0
15
45—60
<0.55
<0.5
<50
≤2.5
T16
40—60
<0.55
<0.5
<50
≤2.0
B18
40—60
<0.55
<0.5
<50
≤1.5
20
40—60
<0.55
<0.5
<50
≤2.2
B20
40—60
<0.55
<0.5
<50
≤1.5
T20
40—60
<0.55
<0.5
<50
≤2.0
25
40—60
<0.55
<0.5
<50
≤2.2
T25
40—60
<0.55
<0.5
<50
≤2.0
T30
40—60
<0.55
<0.5
<50




4.4.2  特性曲线
在企业标准或产品使用说明书中应提供以下特性曲线
a  正向降额曲线
b  正向特性曲线
c  反向特性曲线
d  正向浪涌特性曲线

4.5   焊接要求
4.5.1 可焊性
按照5.5.1试验后,在放大10倍进行观察时,浸润表面应覆盖平滑而光亮的焊料涂层,应分散无缺陷,如针孔或未润湿面积的痕迹不大于5%,且这些缺陷不应集中在一处。

4.5.2  耐焊接热试验
按照5.5.2试验后,应符合表4的规定。




4.6  机械性能(拉伸、弯曲)
按照5.6试验后,放大10倍进行检查,引出端应无断裂、松动或与管体之间无相对移动,电参数应符合表4的规定。
4.7  环境性能
4.7.1 阻燃性
按照5.7.1试验后火焰应在移除后30s自动熄灭。
4.7.2 抗静电性能
按照5.7.2,在≥12000V或者生产商声称的抗静电电压下进行抗静电性能试验后,电参数应符合表4的规定。
4.7.3 加速稳态湿热
按照5.7.2试验后,电参数应符合表4的规定。
4.7.4  快速温度变化
按照5.7.4试验后,电参数应符合表4的规定。
4.7.5 高温贮存
按照5.7.5试验后,VFM≤1.1倍的VFM初始测试值,IRRM≤2倍的IRRM1初始测试值。
4.8 电耐久性
4.8.1 高温反向偏压
按照5.8.1试验后,试验后VFM≤1.1倍的VFM初始测试值,IRRM≤2倍的IRRM1初始测试值。
4.8.2 电流老化
按照5.8.2试验后,试验后VFM≤1.1倍的VFM初始测试值,IRRM≤2倍的IRRM1初始测试值。
4.9 热性能
按照5.9试验后,电参数应符合表4的规定。
4.10 高压蒸煮
按照5.10试验后,电参数因符合表4的规定
5 试验方法
5.1 外观和尺寸
5.1.1 外观
利用可放大3-10倍(除非另有规定)的设备视野能看见整个器件的条件下对器件进行检查。若怀疑器件附着外来物时,可用流速最大为27m/s的清洁过滤空气(抽气或吹气)处理(若器件对静电敏感时,则用离子化空气)),检查结果应符合4.2.1的要求。
5.1.2 标识耐久性
试验样品应在23±5℃的温度下,完全浸渍到工业用异丙醇中5±0.5min;将试验样品从溶剂中取出后,让试验样品至少干燥5min,然后用脱脂棉或薄卷纸擦拭标志区域,共擦拭10次,在两个相反的方向上各5次。在约1cm2的面积上以5±0.5N的力在标志区域上擦拭,擦拭的频次为2次/秒,以确定标志的耐久性),试验结果应符合4.2.1的要求。
5.2 外形尺寸检查
用不低于二级精度的量具测量。
5.3 电特性测试
5.3.1 正向电压
在环境温度为室温25±2℃;正向电流:I= IF(AV)的条件下用图1所示电路及测量步骤测试正向电压,测试VFM值应符合表4的规定。


图1 正向电压测量电路
电路说明和要求:
D为被测二极管;       G1为脉冲电压发生器;
R1为保护电阻器;      R2为已校准的电流取样电阻器。
脉冲发生器的脉冲宽度和重复频率的选择应使得测量期间被测管内部的发热可以忽略。
上述条件通常取脉冲宽度100--500μs就可以满足。对于大功率整流二极管取基本脉冲宽度为1ms或更长的正弦波脉冲可能更适合于建立载流子平衡。
测量步骤:
将脉冲发生器电压调节到零,将温度设置到规定值。
增加脉冲发生器输出电压,使流过二极管的正向电流达到规定值,在示波器上测量正向电压。
可用峰值读数仪表代替示波器,但必须是能在正向电流达到其峰值时,才测量正向峰值电压的仪表。

5.3.2 反向电流
在环境温度分别为室温25±2℃或环境温度:T=100℃;反向电压:VR=VRRM的条件下用以下测量电路及测量步骤测试反向峰值电流,测试IRRM值应符合表4的规定。


图2 反向电流测量电路电路说明和要求:
  • D1为被测二极管。
  • D2和D3为提供负半周通路的二极管,这样使测量的仅仅是二极管的反向特性。
  • G1为交流电压源。
  • R1为限流保护电阻器。
  • R2为已校准的电流读数电阻器。

测量步骤:
将温度设置到规定值。
调节交流电压源,使被测二极管两端的反向重复峰值电压达到规定值。在与R2两端连接的示波器上测量通过二极管的反向峰值电流。
可以用峰值读数仪表代替示波器,但该仪表必须是在反向电压达到峰值时才可以测量反向峰值电流的仪表。

5.3.3 正向浪涌电流测试
在Tamb下交流50HZ/60HZ正弦半波,一个周波浪涌一次的条件下按照以下电路及试验步骤操作,实验后电参数应符合表4的规定。

图3  正向浪涌电流测试电路电路说明和要求:
A为峰值多数仪表(例如:电流表或示波器)。
D1为被试二极管。
D2为阻断由变压器T2提供正向电压的二极管。
R1为调节浪涌电流的电阻器,(若电路中接有D3时),其值应大于二极管D3的正向电阻(见下面注解)。
R2为保护电阻器,此电阻应尽可能小。
S为机电开关或电子开关,在正向(浪涌)半周工作期间,其导通角应接近180°。
T1为通过开关S向被试管提供正向(浪涌)半周的低压大电流变压器。其电流波形基本上是宽度约为10ms的正弦半波,其重复频率约为每秒50个脉冲。
T2为通过二极管D2向被试管提供反向半波的高压小电流变压器;若该变压器由一个单独电源馈电,则其相位必须与加在T1上的电源一致,其电压波形基本上应为一正弦半波。
V为峰值读数仪表(例如:电压表或示波器)
注:如需改进电路,则可在X与Y点之间接入一个由二极管D3与开关S1串联的支路,或者接入一个由电阻R3与开关S1串联的支路。
D3为平衡电流的二极管,具有和被试二极管大致相同的正向电阻值。
如果用电阻R3,则R3的电阻值亦应与被试二极管的正向电阻值相同。
S1为机电或电子开关,在变压器T1的反向半周期间具有约180°的导通角。

试验步骤:
将电压源与电流源调至零。
二极管按其极性标志插入试验管座,并检查其温度条件。
用峰值读数仪表V测量,将反向峰值电压调节到规定值。
调节R1,将由峰值读数仪表A上测得的正向浪涌电流调至规定值。
按规定的浪涌次数对被试二极管施加正向浪涌电流。
根据试验后的测量来验证二极管承受正向浪涌电流额定值的能力。

5.4 热阻
利用在两次不同的耗散功率P1和P2,以及导致两次结温相同的冷却条件下,测量器件两次的基准点温度T1和T2,两次结温是否相同可用在基准电流下的正向电压来验证(Rth=(T1-T2)/(P1-P2))的原理用以下测试电路及测量步骤试验,试验结果应符合表4的规定。

图4  热阻值测量电路电路说明和要求
D为被测二极管
I1为在结产生耗散功率P的负载电流,可以是直流电流,也可以是交流电流。
I2为在负载电流I1周期性切断的短时间内,做为检测用的基准直流电流。
W为指示负载电流I1在结中产生的耗散功率P的瓦特表(对于交流法,W测量的是被测器件的平均耗散功率)。
S1为周期性切断负载电流的电子开关(对于直流法);对于交流法,开关S1不一定使用。
S2为负载电流切断时外于闭合状态的电子开关。
V为零示法电压表。
注意事项:
当从负载电流I1转换到基准电流I2时,由于器件多余载流子的存在而出现瞬态电压。
如果被测器件的管壳包含铁磁性材料,则会产生附加的瞬态电压,因此,这些瞬态效应消失之前,不应闭合S2。
注:上述电路说明和要求中所列的负载电流I1可以为零;则耗散功率P1也是零,这时等效结温等于基准点温度T1。
测量步骤:
将被测器件紧固在保持某一固定温度的散热器上,把热偶固定在基准点上,以测量被测器件的温度。测试按以下两步进行:
1)使散热器维持在一个较高的温度上,施加一小的负载电流I1,则在结中产生耗散功率P1。达到热平衡后,调整零示法电压表V,处于零点平衡状态。
记录基准点温度T1。
2)使散热器维持在一个较低的温度上,增大负载电流I1直至功率P2,使结温上升到与步骤1)时的温度相同。这可由零示法电压表V的零平衡来显示。
记录基准点温度T2。
热阻Rth可用下式计算:
Rth=(T1-T2)/(P1-P2)

5.5 焊接要求
5.5.1 5.5.1 可焊性
在温度T=230±5℃的条件下将引出端浸入焊槽内到离器件底平面1.5mm以内,浸润3-5S。
注:当浸入的长度距器件底平面达不到1.5mm时,则可采用其他失效判据并应加以规定。
5.5.2 5.5.2  耐焊接热试验
在温度T=260±5℃的条件下将引出端浸入焊槽内到离器件底平面1.5mm以内,浸润10±1S。
5.6 引出端强度拉力试验
将试验样品本体固定,使其引出端处于正常位置,沿轴向施加F=20N的力到引出端上,并作用在离开试验样品本体的方向。该拉力逐渐施加(没有任何冲击),然后保持10±1S,。
5.7 环境性能试验
5.7.1 阻燃性试验
按GB/T 5169.5-2008规定的方法,试验后应符合4.7.1。
5.7.2 抗静电试验
按GB/T 17626.2-2006规定的方法试验后应符合4.7.2。
5.7.3 加速稳态湿热试验
试验方法:按GB/T 4937-1995第Ⅲ篇5B规定的方法,试验后恢复2h,测试VFM和IRRM应符合4.7.3。
5.7.4 快速温度变化试验
试验方法:按GB/T 2423.22-2012的7的规定,试验后测试VFM和IRRM应符合4.7.4。
5.7.5 高温贮存试验
按GB/T4937-1995第Ⅲ篇的2规定的方法,试验后恢复2h,测试VFM和IRRM应符合4.7.5。
5.8 电耐久性试验
5.8.1 高温反向偏压
试验方法:按GB/T4023-1997第Ⅴ篇的2.2.2的规定。
试验条件:VR=0.8VRRM,T=100℃,t=1000h。
5.8.2 电流老化
试验条件:环境温度25℃    I=正向平均电流,t=1000h。
5.9 热性能试验
按GB/T9535-2006的10.18进行,测试VFM和IRRM应符合5.9。
5.10 高压蒸煮
试验条件:121℃,1.5MPa,4h;常温恢复24h后测试电参数符合5.10。

6 检验规则
6.1 出厂检验
生产的每批二极管均需作出厂检验。出厂检验项目和合格质量水平应符合表5的规定,则判为合格。不合格退回生产车间逐个进行全项目测试后重新提交检验,但只能重新提交一次。
表5 出厂检验项目和合格质量水平
  
项目
  
技术要求
检验方法
LTPD
外观检查
4.1
5.1
45
0
外形尺寸
4.2
5.2
45
0
正向电压
4.4.1
5.3
76
0
反向电流(IRRM1)
4.4.1
5.4
76
0
注:抽样方法按GB/T 4589.1 批允许不合格品率(LTPD)抽样方案

6.2 周期检验
6.2.1 有下列情况之一时,应进行周期试(检)验。
  • a)产品定型鉴定时;
  • b)产品的设计,工艺或使用的材料作重大变更可能影响产品性能时;
  • c)产品间隔一年以上再生产时;
  • d)批量或大量连续生产时,每年进行一次;
  • e)国家监督检查机构提出周期试验要求时。


6.2.2 周期检验项目及抽样方案
       进行周期试验的产品,从经过出厂检验合格的产品批次中随机抽取,抽取数量,试验项目按表6的规定进行。试验后产品性能应符合表6、表7的规定,如有个别项目不合格时,应重新抽取按一次加严抽样方案就该项目进行复验,如仍有不合格时,则判该批产品不合格。

表6周期检验项目和合格质量水平

  
项目
  
技术要求
试验方法
抽样方案
n
c
外观
4.1
6.1
45
0
外形尺寸
4.2
6.2
45
0
电特性值
正向电压:VF
4.4.1
6.3
76
0
反向电流:
  
IRRM1
  
IRRM2
4.4.1
6.4

  
76
  
15

  
0
  
0
正向浪涌电流IFSM
4.3.1
6.5
15
0
总电容:Ctot
4.4.1
6.6
15
0
焊接性能
可焊性
4.5.1
6.7
15
0
耐焊接热
4.5.2
6.8
15
0
机械性能
引出端强度(拉力)
4.6
6.9
15
0
环境试验
阻燃性
4.7.1
6.10
8
0
抗静电性
4.7.2
6.11
15
0
湿热
4.7.3
6.12
11
0
高、低温循环
4.7.4
6.13
11
0
高温贮存
4.7.5
6.14
11
0
电耐久性
高温交流反向偏压
4.8
6.15
32
0
热性能
热阻:Rth(j-c)
4.4.2
6.16
15
0
热性能
4.9
6.17
15
0
注:抽样方法按GB/T4589.1  批允许不合格品率(LTPD)抽样方案
       注:抽样方法按GB/T4589.1 批允许不合格品率(LTPD)抽样方案

6.2.3 试验后,合格判据按表7规定

表7合格判据

  
试验项目
  
合格判据
耐焊接热
正向电压:VF<1.1USL
  
反向电流:IRRM<2USL
湿热
高、低温循环
高温贮存
高温交流反向偏压
注:USL为规定的上限值

7 标志和包装
7.1 每只光伏二极管必须清晰、牢固地打上下列标志:
  • ---引出端标志;
  • ---规格型号及商标;
  • ---质量追溯标识。

7.2 包装盒上的标志、包装方式及数量
7.2.1 包装盒上的标志:产品型号、数量、批号及公司名称、商标
7.2.2 包装
  • 内包装:材料为白纸板,包装内有产品合格标志
  • 外包装:
  • —外包装材料为瓦楞纸板。
  • —外包装外壁应有下列文字标识。
  • a)厂名、厂址、电话、邮编;
  • b)产品名称、型号、数量、批号;
  • c)收货单位名称、地址
  • d)包装箱外形尺寸和“小心轻放”、“防潮”等字样和符号。
  • —外包装内应有装箱单。


8 贮存和运输
       产品在贮存和运输过程中,应防碰撞、重压,不得接触酸碱等腐蚀性物质。

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