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碳化硅肖特基二極管適合各種電源應用
作者: 編輯: 來源: 發布日期: 2019.12.07
信息摘要:
碳化硅肖特基二極管功率因數校正(PFC)市場主要受與降低諧波失真有關的全球性規定影響。歐洲的EN61000-3-2是交直流供電市場的基本規定…
  碳化硅肖特基二極管功率因數校正(PFC)市場主要受與降低諧波失真有關的全球性規定影響。歐洲的EN61000-3-2是交直流供電市場的基本規定之一,在英國、日本和中國也存在類似的標準。EN61000-3-2規定了所有功耗超過75W的離線設備的諧波標準。由于北美沒有管理PFC的規定,能源節省和空間/成本的考慮成為在消費類產品、計算機和通信領域中必須使用PFC的附加驅動因素。主動PFC有兩種通用模式:使用三角形和梯形電流波形的不連續電流模式(DCM)和連續電流模式(CCM)。DCM模式一般用于輸出功率在75W到300W之間的應用;CCM模式用于輸出功率大于300W的應用。當輸出功率超過250W時,PFC具有成本效益,因為其它方面(比如效率)得到了補償性的提高,因此實際上不增加額外的成本。
  主動PFC是服務器系統架構(SSI)一致性的要求:供電模塊應該采用帶主動功率因數校正的通用電源輸入,從而可以減少諧波,符合EN61000-3-2和JEIDA MITI標準。這就需要高功率密度應用能夠提供較寬的輸入電壓范圍(85~265V),從而給PFC級電路使用的半導體提出了特殊的要求。
  在輸入85V交流電壓時,必須有最低的Rdson,因為傳導熱損失與輸入電壓的3次方成反比關系。這種MOSFET管的高頻工作能夠顯著減少升壓抑制。因此晶體管的快速開關特性是必須的。升壓二極管應該具有快速開關、低Vf和低Qrr特性。為了減少MOSFET在接通時的峰值電流壓力,低Qrr是必須的。如果沒有這一特性,升壓MOSFET將增加溫度和Rdson,導致更多的功率損失,從而降低效率。在高功率密度應用中效率是取得較小體積(30W/cm3英寸)和減少無源器件尺寸的關鍵因素。因此高的開關頻率必不可少。
  為了設計效率和外形尺寸最優的CCM PFC,升壓二極管還必須具備以下一些特性:較短的反向恢復和正向恢復時間;最小的儲存電荷Q;低的漏電流和最低的開關損耗。過壓和浪涌電流能力非常重要,它們能夠用來處理PFC中由啟動和交流回落引起的浪涌和過電流。這些特性只有用碳化硅肖特基二極管(SiC肖特基二極管)才能實現。
  由于SiC肖特基二極管中缺少正向和反向恢復電荷,因此可以用更小的升壓MOSFET.這樣做除了成本得到降低外,器件溫度也會降低,從而使SMPS具有更高的可靠性。
  由于SiC肖特基二極管的開關行為獨立于正向電流(Iload)、開關速度(di/dt)和溫度,因此這種二極管在設計中很容易使用。在設計中采用SiC肖特基二極管能夠實現最大的開關工作頻率(最高可達1MHz),從而可以使用更小體積的無源器件。

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