工程師可以通過正確選擇恢復(fù)整流二極管類型來優(yōu)化其功率設(shè)計(jì)的效率。對(duì)于 200V 區(qū)域，Nexperia（安世半導(dǎo)體）的高端超快速 PNE 系列可以在開關(guān)模式電源方面發(fā)揮作用。本文將使用 DC-DC 轉(zhuǎn)換器來演示二極管的優(yōu)勢。

盡可能減少回路電感

在 DC-DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中，功率二極管位于 PCB 的底部，MOSFET 位于頂部，需要額外注意確保換向回路電感盡可能低。其中插入了一個(gè)超低電感的高帶寬分流器，并移除了額外不必要的引線，以盡可能減少分流器的額外電感。這樣，利用該設(shè)置便可確定雙脈沖配置中的反向恢復(fù)性能。該設(shè)計(jì)可以輕松轉(zhuǎn)換為 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，這樣便能測量其效率，從而讓反向恢復(fù)行為與二極管的效率影響直接相關(guān)。

雙脈沖分析

在雙脈沖分析中，將 Nexperia（安世半導(dǎo)體）的 200 V 超快速整流器技術(shù)的性能與領(lǐng)先競爭對(duì)手（具有相同的額定值和封裝外形）的類似器件進(jìn)行了比較。在測試中，兩臺(tái)設(shè)備均需切斷 2 A 的電流。雖然兩個(gè)二極管的 di/dt 相同，但與競爭器件相比，Nexperia（安世半導(dǎo)體）PNE 二極管的反向恢復(fù)特性表現(xiàn)出了更好的開關(guān)性能，并且反向恢復(fù)電荷 Qrr 和反向峰值電流也都較低。即使轉(zhuǎn)換器條件變化（以將DC-DC轉(zhuǎn)換器的各種操作條件包含在測試內(nèi)），也可以觀察到相同的結(jié)果（圖1）。測試變量包括：

外殼溫度

di/dt

二極管關(guān)斷電流

DC母線電壓

對(duì)于每種情況，Nexperia（安世半導(dǎo)體）PNE 設(shè)備的反向恢復(fù)電荷均低于競爭產(chǎn)品（圖2）。

△ 在不同條件下的雙脈沖測試結(jié)果

對(duì)所設(shè)計(jì)的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器執(zhí)行了幾次效率掃描，以確定 Qrr 的性能改進(jìn)如何使實(shí)際應(yīng)用受益（圖3）。為效率測試選擇了不同的測試條件。在兩個(gè)不同的開關(guān)頻率（130kHz和250kHz）下， DC-DC 轉(zhuǎn)換器以48V DC母線電壓（輸出功率為48W）以及 100V DC 母線電壓（輸出功率為100W）運(yùn)行。Nexperia（安世半導(dǎo)體）超快速二極管的較低反向恢復(fù)特性提高了轉(zhuǎn)換器在整個(gè)工作條件范圍內(nèi)的效率，最高絕對(duì)效率提高了 2.7%。這充分展示了 Nexperia（安世半導(dǎo)體）N PNE 200 V 二極管系列的出色性能。

△ DC-DC轉(zhuǎn)換器效率測試結(jié)果

Nexperia（安世半導(dǎo)體）PNE系列二極管提供單配置和雙配置和多種電流選項(xiàng)。這些器件采用Nexperia的高功率密度 FlatPower 封裝，均已通過 AEC-Q101 認(rèn)證，額定溫度高達(dá) 175℃，是汽車、工業(yè)和消費(fèi)類應(yīng)用中高效開關(guān)和電源轉(zhuǎn)換的上佳選擇。

在面向高端開關(guān)性能和高效率電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，Nexperia（安世半導(dǎo)體）的高端超快速PNE系列可大有作為。

關(guān)于作者

Sebastian Fahlbusch

Sebastian 在電力電子領(lǐng)域擁有十多年的經(jīng)驗(yàn)，尤其是在碳化硅(SiC)和寬帶隙技術(shù)方面。他成功地在漢堡聯(lián)邦國防軍大學(xué)完成了有關(guān)使用 SiC-MOSFET 的新型多級(jí)功率轉(zhuǎn)換器構(gòu)想的博士學(xué)位論文。Sebastian 于 2019 年加入 Nexperia（安世半導(dǎo)體）的產(chǎn)品應(yīng)用工程師團(tuán)隊(duì)，他的主要工作重點(diǎn)是為實(shí)現(xiàn)新電源產(chǎn)品提供支持，以強(qiáng)化 Nexperia（安世半導(dǎo)體）的功率產(chǎn)品組合。

審核編輯：湯梓紅