一种适于软硬开关应用的具有坚固体二极管的新型650V超结器件

最新更新时间:2013-08-25来源: 21IC关键字:软硬开关应用  坚固体  二极管 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

随着功率密度不断提高,半桥(例如HID半桥或LLC)和全桥(例如ZVS全桥)等软开关拓扑成为理想的解决方案。由于改善了功率器件上di/dt和dv/dt的动态性能,采用这些拓扑可降低系统的开关损耗,提高可靠性。这种情况主要出现在轻载条件下。事实证明,CoolMOS这样的超结器件可以克服这个问题,由于其内部优化了反向恢复过程电荷载流子去除功能,并且消除内部寄生NPN双极晶体管的栓锁问题。通过增强注入载流子的结合率可大幅降低反向恢复电荷,而且增强结合率可降低关断过程中的反向恢复峰值电流,并使反向恢复电荷大幅降低至约为原来的十分之一。对于优化体二极管(图1)性能在硬开关条件下应用而言,反向恢复波形的形状和印刷电路板的设计尤其重要。新一代CoolMOS 650V CFD2改进了体二极管反向恢复性能,而且给击穿电压留有更大的安全裕量。

 

 

图1 CoolMOS高压功率MOSFET及其内部体二极管的横截面示意图。

反向恢复行为

新一代CoolMOS 650V CFD的反向恢复特性如图2所示。与标准器件相比,新一代CoolMOS 650V CFD器件具备极低的反向恢复电荷Qrr、极短的反向恢复时间trr和极小的反向恢复电流最大值Irrm。

 

 

图2是在di/dt=100A/μs、25°C和Vr=400V等条件下测量的反向恢复波形。相对于标准器件,新一代CFD器件具备极低的Qrr、trr和Irrm。

与此同时,尽管Qrr、trr和Irrm大幅降低,但这种新器件的波形仍然显示出软特性。这种特性十分适用于硬换流,旨在避免电压过冲和确保器件可靠运行。

换流耐用性

 

 

图3新一代CoolMOS 650V CFD2器件的反向恢复波形。即使在测试仪达到最大功率条件下,这些器件也不会受损。

图3的反向恢复测量结果(在di/dt “ 2000A/μs的条件下)显示了CoolMOS(tm) 650V CFD2器件的换流耐用性。

在这些条件下,无任何器件受损。相对于其他超结器件波动剧烈的波形,这些波形仍然显示出了软特性。显而易见,这对于设计人员而言是一大优势。设计人员可通过优化其应用,获得最大性能,同时不必担心器件在体二极管进行硬换流时发生损毁。

Qrr 和 trr 与温度关系

 

 

图4 310mΩ 650V CFD器件的Qrr 和Trr 与温度关系。

对于设计人员而言,了解Qrr和trr与温度关系至关重要。Qrr和trr值会随着温度的升高而增大,这是因为器件中的载流子在高温下不断增加。图4显示了310mΩ 650V CFD2器件的Qrr和trr值与温度的这种关系。从图形可看出Qrr和 trr与温度成线性关系。

Qrr 和Trr与通态电阻关系

另一个需要注意的重要方面是Qrr和trr与器件的通态电阻关系,如图5和图6所示。图5和图6将新一代基于C6技术的650V CFD2器件与英飞凌前代基于C3技术的600V CFD进行对比。

 

 

图5 Qrr 与通态电阻关系,测量条件为25°C 。将80 mΩ、310 mΩ和 660mΩ650V CFD2器件与前代基于C3技术的600V CFD对比。

显然,全新的650V CFD2器件相对于前代技术,在动态特性(Qrr、trr)和最低通态电阻之间达到更好的平衡。 

 

图6 trr与通态电阻关系,测量条件为25°C。将80mΩ、310mΩ和660mΩ 650V CFD2器件与前代基于C3技术的600V CFD对比。

在HID桥上的性能评估

我们还将这些新器件的性能与HID半桥上采用的SPD07N60C3进行了对比。通过采用新一代CoolMOS CFD2器件,可无需使用D2、D3、D4和D5二极管,从而降低了系统成本(图7)。

 

 

图7 典型的HID半桥电路。利用全新的CoolMOS(tm) 650V CFD2器件代替T2 和 T3晶体管,无需采用D2 至D5的二极管。

图8为T2 和T3晶体管为SPD07N60C3以及D2、D3、D4和D5二极管使用时,获得的波形。采用这种设置时,我们可获得91.81%的效率。

 

 

图8 将SPD07N60C3作为开关和D2至 D5二极管使用时,在T3晶体管关断阶段的电路波形。系统效率达到91.81%。

通过去除与晶体管串联的二极管,可消除额外的正向压降。当开关损耗因存储在MOSFET内的反向恢复电荷而增大时,该解决方案需要MOSFET的内置体二极管具备更出色的性能。具体情况如图9所示。除了开关损耗增大,另一个缺点是MOSFET最终会因高反向恢复电流而受损。

 

 

图9 SPD07N60C3(不带D2至D5二极管)在T3晶体管关断阶段的波形。系统效率为89.72%。

采用新一代IPD65R660CFD器件可获得卓越的解决方案。由于这种MOSFET的内置体二极管的性能出众,可不采用D2至D5二极管,从而大幅提高系统效率。具体如图10所示。

 

 

图10 IPD65R660CFD(无需D2至D5二极管)在T3晶体管关断阶段的波形。系统效率为92.81%。

新一代IPD65R660CFD器件的内置体二极管的优化结构与极低的反向恢复电荷特性的有机结合,还有助于确保器件的可靠运行。

结论

革命性的CoolMOS 功率晶体管系列在能效方面树立了行业新标杆。作为高压MOSFET技术的领导者,CoolMOS可大幅降低导通和开关损耗,确保高端电源转换系统实现高功率密度和高能效。针对应用专门优化的CoolMOS器件适用于消费类产品、可再生能源、通信电源、适配器和其他产品。凭借其出类拔萃的性价比,CoolMOS?成为满足目前不断攀升的能源需求的理想之选。尤其是最新的,代表最高技术含量的高压功率MOSFET使交流/直流电源系统更高效、更紧凑、更轻更凉。这种高压MOSFET之所以取得这样的成功,得益于其每种封装上具备最低的通态电阻、最快的开关速度和最低的栅极驱动需求。

关键字:软硬开关应用  坚固体  二极管 编辑:探路者 引用地址:一种适于软硬开关应用的具有坚固体二极管的新型650V超结器件

上一篇:用一个PWM信号控制一只LM317T
下一篇:一种压控恒流源的研究

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:25

特殊贴片二极管的检测方法
  下面就来分享下特殊贴片二极管几种常用的检测方法   (1)稳压贴片二极管的检测稳压贴片二极管的检测主要包括以下三项:   ①稳压贴片二极管正、负极判别。   稳压贴片二极管和普通贴片二极管一样,其引脚也分正、负极,使用时不能接错。其正、负极一般可根据管壳上的标志识别,例如:根据所标示的二极管符号、引线的长短、色环、色点等。如果管壳上的标示已不存在,也可利用万用表欧姆档测量,方法与普通贴片二极管正、负极判别方法相同,此处不再赘述。   ②稳压贴片二极管性能好坏判别。   与普通贴片二极管的判别方法相同。正常时一般正向电阻为l0kΩ左右,反向电阻为无穷大。   ③稳压贴片二极管稳压值的测量。   利用万用表测量稳压贴片二极管稳压值
[电源管理]
特殊贴片<font color='red'>二极管</font>的检测方法
改进的音频放大器电路限制信号过大
放大语音是一个艰难的挑战,其中最困难的一点就是提供足够的放大作用来确保每个说话声音很轻的人能够被听到,而又要为讲话大声的人允许充足的净空高度。如果放大作用太高,那么喧闹声或噪声会导致音频信号波形的削波,使输出信号难以理解且刺耳。 对这种困境的一种解决方法是以一个非线性传递函数来限制信号,通过在标准应用电路中增加一些元件来实现(图1)。当音频输入的正或负峰值超出其中一个紧接的二极管(D1)的导通电压时,对MAX9700A的D类音频功率放大器来说,二极管导通并削弱在信号振幅内的任何进一步的增加。电阻R1和R2增加串联阻抗用来防止音频源的过载。   在正常运行期间,接踵而来的音频信号通过二极管网络并没有衰减,并且U1
[电源管理]
改进的音频放大器电路限制信号过大
如何用51单片机点亮一个发光二极管
这是每个学51单片机的人都会做的一个实验,而且应该是第一个实验。它是如此的简单、通俗,本来没什么好讲的,但是想到了一些东西,可以放在一起说说,先上图: 这是某实验板上LED部分的原理图,进行LED实验的时候要把J1接上,不然VCC是无法给LED供电的。RP1是一个排阻,我们常见的电阻都是一个一个单独的,而排阻是8个电阻并在一起,这8个电阻有一段是公用的。这个图里面,就把公用端接了VCC。 然后是电阻值102,这里指的不是说电阻值只有102欧姆,而是10*102,也就是1000欧姆。该电阻的主要功能是限制电流,那么流过电阻的电流是多大? 假设VCC为5V,发光二极管的压降是1.7V,那么就有3.3V的电压在电阻
[单片机]
如何用51单片机点亮一个发光<font color='red'>二极管</font>
全桥式PWlVDC/DC转换器/没有续流的二极管
  如果不接续流二极管DFW时,转换器的工作与有续流二极管DFW时是有些不同的,其波形如图1(c)所示。在开关管V1和V4导通期末,电流iLf达到最大值ILfmaxo。在开关管V1和V4关断后,此电流必须继续流过DR1和变压器次级绕组中电流的方向也不改变,从而使二极管D3和D2续流。于是UAB变负,即UAB=-Ui,从而使次级绕组的感应电动势极性反向,二极管DR2导通,流过DR1的电流减小。当Dn1和DR2的电流相等时,次级绕组的合成磁势为零,于是初级绕组中的电流也降为零,续流过程结束。在不考虑变压器的漏感时,这个时间极短,因此在图1(c)中没有表示出来。在 时,开关管V1和V4关断,电压UAB短时出现负值,促使两个次级绕组的电流
[电源管理]
全桥式PWlVDC/DC转换器/没有续流的<font color='red'>二极管</font>
瑞萨电子推出业内首款25 Gbps直调激光二极管RV2X6376A系列
适用于新一代移动标准及物联网网络,可在高达95°C的恶劣环境中实现高速稳定的光通信。 2018年3月21日,日本东京讯 – 全球领先的半导体解决方案供应商萨瑞电子株式会社(TSE:6723)今日宣布,推出全新直调激光器(DML)二极管---RV2X6376A系列。该DML二极管将四个波长的25 Gbps作为100 Gbps光收发器的光源,支持4.9G和5G LTE基站、以及数据中心路由器和服务器之间的高速通信。RV2X6376A系列是业界首款DML二极管,它支持全速25 Gbps(基于单个激光器)和工业温度(-40°C至95°C)无需冷却。 RV2X6376A系列的设计采用经典的NRZ调制的紧凑型100 Gbps QS
[电源管理]
美高森美推出新型瞬态电压抑制二极管
致力于提供功率管理、安全、可靠与高性能半导体技术产品的供应商美高森美公司(Microsemi Corporation, 纽约纳斯达克交易所代号:MSCC) 发布两款新的塑料大面积器件(plastic large area device, PLAD)瞬态电压抑制(TVS)二极管产品,保护飞机电气系统避免破坏性的瞬态雷击。新型6.5kW 和 7.5kW器件是美高森美创新性 PLAD TVS产品组合的最新产品,与公司现有的15kW 和30kW解决方案相比,其特性在于封装尺寸了50%。新的TVS二极管具有10V至48V的电压范围,并且符合用于飞机雷击保护的RTCA DO-160行业标准的要求。 新产品独特的特性包括美高森美具
[半导体设计/制造]
各种二极管的识别技巧和检测方法
  1 二极管的作用与识别方法   1.1 作用   二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。   二极管按用途分为:晶体二极管、双向触发二极管、高频变阻二极管、变容二极管、发光二极管、肖特基二极管。   1.2 识别方法   二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号标志为 P N 来确定二极管极性的,发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。   1.3 测试注意事项   用数字式万用表支测二极管时,红表笔接二极管的正极黑表笔接二极管的负极,此时测试
[测试测量]
常用进口BZ、EQ、BW系列稳压二极管参数与代换
型 号 最大 耗散 功率 (W) 稳定 电压 (V) 最大工作 电流 (mA) 可代换型号 型 号 最大 耗散 功率 (W) 稳定 电压 (V) 最大 工作 电流 (mA) 可代换型号 BZPD-3.0 0.5 2.8 125 05W3V、2CW384、2CW5224 EQA02-25A 0.5 24~25 18 1N5746、2CW971、HZS30E BZPD-3.3 0.5 3.1 115 05W3V3、2C
[模拟电子]
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved