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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升壓二極管是關鍵元件,特別是工作在連續(xù)模式和苛刻開關條件下的PFC更是這樣。
Abstract:
Key words :

PFC二極管的新選擇     

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

PFC拓撲結構

       在每一個開關周期,二極管的恢復電流流經(jīng)MOS晶體管,這導致開關中高的"開關通導"功率損耗。對于這種應用,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外延恢復二極管串聯(lián)起來。這必須增加一個平衡網(wǎng)絡(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。        

        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)模式和苛刻開關條件下的PFC(圖1)當晶體管導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:    

  • 在二極管中的導電和開關功耗;
  • 由于二極管的反向恢復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電流所致。   Tandem二極管選擇指標

 

         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):   

  • 開關頻率Fs;
  • 最小和最大電源電壓Vmains;  
  • 二極管的工作結溫Tj。      

        1.開關頻率Fs的影響    

        開關頻率越高,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。這是由于當晶體管導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.結溫的影響        

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

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

普通STTA806D和STTH806TTI之間的功耗差與結溫的曲線圖

         結論        

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系依賴于PFC電路的應用參數(shù)。    

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

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

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