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碳化硅肖特基二极管适合各种电源应用
作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2019.12.07
信息摘要:
碳化硅肖特基二极管功率因数校正(PFC)市场主要受与降低谐波失真有关的全球性规定影响。欧洲的EN61000-3-2是交直流供电市场的基本规定…
  碳化硅肖特基二极管功率因数校正(PFC)市场主要受与降低谐波失真有关的全球性规定影响。欧洲的EN61000-3-2是交直流供电市场的基本规定之一,在英国、日本和中国也存在类似的标准。EN61000-3-2规定了所有功耗超过75W的离线设备的谐波标准。由于北美没有管理PFC的规定,能源节省和空间/成本的考虑成为在消费类产品、计算机和通信领域中必须使用PFC的附加驱动因素。主动PFC有两种通用模式:使用三角形和梯形电流波形的不连续电流模式(DCM)和连续电流模式(CCM)。DCM模式一般用于输出功率在75W到300W之间的应用;CCM模式用于输出功率大于300W的应用。当输出功率超过250W时,PFC具有成本效益,因为其它方面(比如效率)得到了补偿性的提高,因此实际上不增加额外的成本。
  主动PFC是服务器系统架构(SSI)一致性的要求:供电模块应该采用带主动功率因数校正的通用电源输入,从而可以减少谐波,符合EN61000-3-2和JEIDA MITI标准。这就需要高功率密度应用能够提供较宽的输入电压范围(85~265V),从而给PFC级电路使用的半导体提出了特殊的要求。
  在输入85V交流电压时,必须有最低的Rdson,因为传导热损失与输入电压的3次方成反比关系。这种MOSFET管的高频工作能够显著减少升压抑制。因此晶体管的快速开关特性是必须的。升压二极管应该具有快速开关、低Vf和低Qrr特性。为了减少MOSFET在接通时的峰值电流压力,低Qrr是必须的。如果没有这一特性,升压MOSFET将增加温度和Rdson,导致更多的功率损失,从而降低效率。在高功率密度应用中效率是取得较小体积(30W/cm3英寸)和减少无源器件尺寸的关键因素。因此高的开关频率必不可少。
  为了设计效率和外形尺寸最优的CCM PFC,升压二极管还必须具备以下一些特性:较短的反向恢复和正向恢复时间;最小的储存电荷Q;低的漏电流和最低的开关损耗。过压和浪涌电流能力非常重要,它们能够用来处理PFC中由启动和交流回落引起的浪涌和过电流。这些特性只有用碳化硅肖特基二极管(SiC肖特基二极管)才能实现。
  由于SiC肖特基二极管中缺少正向和反向恢复电荷,因此可以用更小的升压MOSFET.这样做除了成本得到降低外,器件温度也会降低,从而使SMPS具有更高的可靠性。
  由于SiC肖特基二极管的开关行为独立于正向电流(Iload)、开关速度(di/dt)和温度,因此这种二极管在设计中很容易使用。在设计中采用SiC肖特基二极管能够实现最大的开关工作频率(最高可达1MHz),从而可以使用更小体积的无源器件。

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