《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高效率PFC電路二極管選擇方案
摘要: 在功率因數(shù)校正(PFC)電路中,600V升壓二極管是關(guān)鍵元件,,特別是工作在連續(xù)模式和苛刻開關(guān)條件下的PFC更是這樣,。
關(guān)鍵詞: 電源管理 二極管 高效率 PFC
Abstract:
Key words :

PFC二極管的新選擇     

       在功率因數(shù)校正(PFC)電路中,600V升壓二極管是關(guān)鍵元件,,特別是工作在連續(xù)模式和苛刻開關(guān)條件下的PFC更是這樣,。

PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

       在每一個開關(guān)周期,二極管的恢復(fù)電流流經(jīng)MOS晶體管,,這導(dǎo)致開關(guān)中高的"開關(guān)通導(dǎo)"功率損耗,。對于這種應(yīng)用,需要最快的600V二極管,。        

        為了提高PFC的效率,,通常的方法是把三個200V外延恢復(fù)二極管串聯(lián)起來。這必須增加一個平衡網(wǎng)絡(luò)(每一個二極管并聯(lián)一個電容和一個電阻),,以確保每一個二極管工作在其額定電壓內(nèi),。        

        ST Microelectronic

 

s公司提供一個新穎的解決方案:兩個300V二極管串聯(lián)在一起封裝在絕緣的TO-220封裝中構(gòu)成600V Tandem(串聯(lián)二極管)。這種硅器件是一種超高速二極管,,在絕大多數(shù)情況下可以對平衡網(wǎng)絡(luò)加以抑制,。    

 

        與普通二極管的比較        

        工作在連續(xù)模式和苛刻開關(guān)條件下的PFC(圖1)當(dāng)晶體管導(dǎo)通時二極管中的電流減少很快(幾百安培/微秒)。 

 

     

普通600V二極管與600V Tandem的功耗比較

          在此有兩種功耗:    

  • 在二極管中的導(dǎo)電和開關(guān)功耗,;
  • 由于二極管的反向恢復(fù)電流引起的在晶體管中的功耗,。        

         圖2示出同一PFC用不同的二極管(普通的600V二極管STTA806D或600V Tandem STTH806 TTI)的功耗比較,這些結(jié)果是在如下工作條件下得到的:Pout=400W,Fs=150kHz,dI/dt=200A/μs,Tj=125℃,,Vmains=110V,。從圖2可清楚地看到:開關(guān)功耗的主要部分是在MOS晶體管中,;用600V Tandem(STTH806TTI)的總功耗比用普通600V二極管(STTA806D)要低,這是由于二極管的小恢復(fù)電流所致,。   Tandem二極管選擇指標(biāo)

 

         600V Tandem和普通600V二極管之間的選擇主要取決于下面的參數(shù):   

  • 開關(guān)頻率Fs;
  • 最小和最大電源電壓Vmains;  
  • 二極管的工作結(jié)溫Tj,。      

        1.開關(guān)頻率Fs的影響    

        開關(guān)頻率越高,超高速STTH806TTI比普通的600V二極管更優(yōu)越,。    

         2.電源電壓Vmains的影響    

普通STTA806D和SSTH806TTI之間功耗差與電源電壓的關(guān)系

         圖3示出普通600V二極管(STTA806D)和SSTH806TTI之間功耗差(DeltaP)與電源電壓的關(guān)系,,PFC處在條件:Pout=330W,Fs=110kHz,dI/dt=165A/μs,Tj=125℃。從圖可見,,在最低的電壓電壓Tandem二極管最好,。這是由于當(dāng)晶體管導(dǎo)通時較高的電流所致。Tandem二極管對于工作在110V電源電壓下的PFC是更適宜的,。          3.結(jié)溫的影響        

         最大反向恢復(fù)電流隨結(jié)溫而增加,,所以STTA806D和STTH806TTI之間的功耗差隨結(jié)溫增加。圖4示出STTA806D和STTH806TTI之間的功耗差與二極管工作結(jié)溫的曲線圖,,得到此結(jié)果的工作條件是:

        Pout="330W",F=110kHz,Vmains=85V,dI/dt=165A/μs,。    

普通STTA806D和STTH806TTI之間的功耗差與結(jié)溫的曲線圖

         結(jié)論        

600V Tandem二極管是現(xiàn)在市場上最快的硅600V二極管。本文的分析表明Tandem二極管與普通二極管的性能關(guān)系依賴于PFC電路的應(yīng)用參數(shù),。    

         Tandem二極管最適合對于低輸入電壓(110V),、高結(jié)溫和高開關(guān)頻率。    

         可靠性測試表明,,在傳統(tǒng)的PFC設(shè)計中采用Tandem二極管時不需要平衡網(wǎng)絡(luò),。

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