《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 電源技術(shù) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 實(shí)用電源設(shè)計(jì)Q&A系列之九:如何用雙高壓型肖特基整流器提高開(kāi)關(guān)電源效率
實(shí)用電源設(shè)計(jì)Q&A系列之九:如何用雙高壓型肖特基整流器提高開(kāi)關(guān)電源效率
陳坤城 郭福源 黃立民 白玉成
Vishay Intertechnology, Inc.
摘要: 實(shí)用電源設(shè)計(jì)Q&A系列之九——如何用雙高壓型肖特基整流器提高開(kāi)關(guān)電源效率。
Abstract:
Key words :

Q1:TMBS電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)的地方在溝槽深度有何益處?

A1:肖特基表面金屬層存在游離電子,對(duì)肖特基的漏電流和反向恢復(fù)時(shí)間影響比較大,所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候,就把電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)的地方從表面移到溝槽深度的地方,這樣可以避免硅表面雜質(zhì)在高壓高熱狀態(tài)下產(chǎn)生游離狀態(tài),影響肖特基的耐壓和漏電,同時(shí)硅的內(nèi)散熱比較均勻,這樣更有利于溫度的擴(kuò)散作用。

 Q2:請(qǐng)問(wèn)高壓型肖特基整流器現(xiàn)在應(yīng)用在哪方面?

A2高壓型肖特基整流器絕大部分是應(yīng)用在電流,像筆記本電腦的充電器,游戲機(jī)的電源,DC/DC電源,臺(tái)式機(jī)的power supply,LCD TV的電源,很多電源上面都可以用到肖特基二極管。

 Q3:肖特基二極管有反向恢復(fù)時(shí)間Trr嗎? TMBS為何能突破一般傳統(tǒng)肖特基二級(jí)管的耐壓?

A3:肖特基二極管來(lái)自電子導(dǎo)通的零部件,不會(huì)有反向恢復(fù)時(shí)間或者是非常小,但是一般在150伏到200伏之間,肖特基二極管Trr反向恢復(fù)時(shí)間就會(huì)顯得非常明顯,很多研發(fā)公司在設(shè)計(jì)的時(shí)候,在超過(guò)200伏的時(shí)候,會(huì)用超快恢復(fù)二極管反向恢代替肖特基二極管,這也是關(guān)系到肖特基二極管抗耐壓的問(wèn)題,TMBS可以突破傳統(tǒng)的肖特基二極管耐壓,溝槽的設(shè)計(jì)是把電腦強(qiáng)度移到硅體深度的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)硅體厚度的提升,本身與耐壓成正比,使用了硅槽的設(shè)計(jì)之后,把電場(chǎng)移到肖特基內(nèi)部,可以大幅度降低表面的電場(chǎng)強(qiáng)度,在同樣硅體厚度的情況下,耐壓可以提升更高一些。

 Q4:目前市面上所用的PIN二極管為什么電壓都比較高呢?

A4:PIN主要有半導(dǎo)體P和N組成,它的能級(jí)是比較高,肖特基二極管是由表面金屬層和半導(dǎo)體 結(jié)合而成的,表面存在很多電子,這樣使金屬層和半導(dǎo)體結(jié)合不會(huì)太高,它的耐高壓程度不會(huì)比PIN級(jí)二極管耐高壓程度大,一般現(xiàn)在市場(chǎng)的肖特基都是200伏以下,200伏以上的肖特基是比較特殊的,PIN級(jí)很容易做到200伏以上的高壓。

 Q5:TMBS結(jié)構(gòu)有什么特別之處嗎?使用這個(gè)結(jié)構(gòu)能提高轉(zhuǎn)換速度多少倍?

A5:TMBS結(jié)構(gòu)的MOS是用MOS技術(shù)做的一個(gè)肖特基管,它的好處是可以把電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)的部分放到溝道深處,也就是不帶電場(chǎng)的表面,好處是VF值非常低,還有電流是非常高,還可以在高壓上面應(yīng)用,還可以提高開(kāi)關(guān)速度,這個(gè)結(jié)構(gòu)能提高轉(zhuǎn)換速度多少倍要看具體的應(yīng)用。

 Q6:高效率電信基站電源——效率能達(dá)到多少?

A6:電信基站應(yīng)用比較特殊,電能轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用可能跟整體的架構(gòu)有關(guān),可靠度在是否有人看管的地方都有差異,在DC/DC里面,效率主要跟輸入和輸出有關(guān)系。還有選擇的頻率,太高的頻率損耗會(huì)增加,要根據(jù)個(gè)人需求,架構(gòu)選擇和產(chǎn)品體積的大小來(lái)來(lái)看效率的。

 Q7:應(yīng)用高壓型肖特基整流器,在電磁兼容方面會(huì)有什么影響?

A7:在電子兼容方面需要比較特殊的儀器來(lái)測(cè)量,一般來(lái)講,電子兼容器和產(chǎn)品里面所產(chǎn)生的電壓兼波和頻率都有關(guān)系,以我們的經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō),客戶(hù)需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候加一些比較高的電容吸收就可以,二極管放進(jìn)去都有微微的差異,所以在設(shè)計(jì)上要留一個(gè)Tolerance,做一個(gè)兼容性比較好的濾波器,可以讓設(shè)計(jì)的密度提升。  

Q8:雙高壓肖特基可用在多大功率的開(kāi)關(guān)電源上?

A8:肖特基二極管使用在多大的功率上面并沒(méi)有所謂的限制,當(dāng)電源瓦數(shù)功率變大的時(shí)候,它的封裝會(huì)不同。

Q9:肖特基二極管和超快速外延型軟恢復(fù)二極管在開(kāi)關(guān)電源的二次整流中,你認(rèn)為那一種管子更有優(yōu)勢(shì)。兩者各自的最大優(yōu)點(diǎn)怎么體會(huì)到具體的應(yīng)用中。

A9:如果在電流不是特別大的情況下,肖特基整流二極管VS值會(huì)非常的低,反向恢復(fù)時(shí)間比較快,所以會(huì)占有一定的優(yōu)勢(shì),但是如果電流相對(duì)非常大的話,需要考量具體用哪個(gè),肖特基二極管最大的優(yōu)點(diǎn)是在小電流的情況下,它的VS值可以非常的低,可以提高工作效率,另外它的反向恢復(fù)時(shí)間很小甚至接近于零,這是它最大的優(yōu)勢(shì)。超快恢復(fù)二極管的優(yōu)勢(shì)是可以做高壓。反向恢復(fù)時(shí)間在25納秒之內(nèi),相應(yīng)也是非??斓?。

 Q10:TMBS是哪幾個(gè)字的縮寫(xiě)?

A10:TMBS是由溝槽式的MOS管技術(shù)延到肖特基的技術(shù),它是Trench Mos Barrier Schottky的縮寫(xiě)。

 Q11:我在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的時(shí)候用的是普通的整流二極管,為什么會(huì)發(fā)熱呢?(比如FR107)肖特基整流管和其它的整流管相比就是提高功率減少損耗么?

A11:如果在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的時(shí)候,不是特別考慮效率的情況下,您用普通整流二極管也是可以用的,發(fā)熱有可能是開(kāi)關(guān)的頻率問(wèn)題,在開(kāi)關(guān)應(yīng)用的時(shí)候,相對(duì)的恢復(fù)時(shí)間會(huì)比較慢,損耗也相對(duì)的比較多,在二極管上有發(fā)熱情況產(chǎn)生,如果說(shuō)選用肖特基管,從理論上來(lái)講不會(huì)產(chǎn)生,建議用肖特基管?chē)L試。

 Q12:為何TMBS的效率比傳統(tǒng)肖特基更高呢?

A12:TMBS的VS比一般的肖特基二極管低,切換速度也很快。

 Q13:汽車(chē)中如何應(yīng)用?

A13:汽車(chē)方面有關(guān)二極管的應(yīng)用有很多,對(duì)信號(hào)線保護(hù)的應(yīng)用,一般是用普通的整流管信號(hào)保護(hù),由于汽車(chē)?yán)锩娴碾妷憾际?2伏和24伏,電池輸入端也會(huì)放一些高壓的快速恢復(fù)或者肖特基作為一個(gè)電池的方向保護(hù)功能,對(duì)Tren mos , 一般都是60伏,100伏2和00伏等,在汽車(chē)?yán)锩娴膽?yīng)用相對(duì)少一些,您可以選擇其它系列的產(chǎn)品,因?yàn)樾ぬ鼗话愣际?0伏,40伏和100伏,電流可以達(dá)到1安,2安,SMPC封裝的電流可以達(dá)到5安培到12安培,這些就比較普遍的應(yīng)用在汽車(chē)上面。

 Q14:肖特基整流器在EMI干擾方面有那些措施?

A14:因?yàn)樗a(chǎn)生的電壓兼波都可以量得到,如果在輸出端沒(méi)有使用吸收雜頻的塑膠電容陶瓷來(lái)吸收,它很容易會(huì)隨著導(dǎo)線發(fā)射到外面,所以FI的干擾可以消除,有時(shí)候上面不要有電壓的震蕩,都可以消除EMI的現(xiàn)象,這種表面鏈接的陶瓷電源,它對(duì)高瓷的響應(yīng)都比較好,開(kāi)關(guān)電源在設(shè)計(jì)的時(shí)候,機(jī)構(gòu)本身鐵殼可以阻止EMI的發(fā)散和EMI的過(guò)濾,還有在市面上也有廠商提供可以吸收EMI的特殊材質(zhì),這種EMI會(huì)被材質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化為熱,這些就是常見(jiàn)的方法。

 Q15:TMBS和SiC的優(yōu)劣勢(shì)?

A15:SiC是一種碳硅的結(jié)構(gòu),它也算是肖特基二極管,目前市面上有300伏到600伏的產(chǎn)品,尤其是PSC 600伏的產(chǎn)品,用途比較多,這種結(jié)構(gòu)在制成材料的價(jià)格上非常的昂貴,所以比較特殊,TMBS的架構(gòu)是肖特基的二極管轉(zhuǎn)換為MOS的制程,在成本上比較低,TMBS的耐壓目前沒(méi)有做到和SiC一樣,高壓可以達(dá)到600伏,但是目前在理論上只能到達(dá)300伏。

 Q16:肖特基二極管和超快恢復(fù)二極管有何區(qū)別?能否互換,應(yīng)注意什么?

A16:肖特基二極管的漏電流比較大,電壓比較低,它的反向恢復(fù)時(shí)間是非常低,一般在155以下,肖特基二極管的快速恢復(fù)時(shí)間是25納秒,30納秒。它的漏電流比較小,您可以根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行不同的選擇。

 Q17:Tmbs最高可用到多少頻率?另外,幾個(gè)tmbs管并聯(lián)要注意什么問(wèn)題?

A17:TMBS最大的特點(diǎn)是在高的開(kāi)關(guān)頻率上應(yīng)用,在300K赫茲的情況下,TMBS可以做到300K是沒(méi)有任何問(wèn)題的,幾個(gè)tmbs管并聯(lián)和普通的肖特基管在應(yīng)用上面沒(méi)有特別大的區(qū)別,您要更多的注意走線的問(wèn)題。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。