高效率PFC电路二极管选择方案

2006-05-07 15:49:47来源: 互联网

PFC中二极管的新选择

    在功率因数校正(PFC)电路中,600V升压二极管是关键元件,特别是工作在连续模式和苛刻开关条件下的PFC更是这样。在每一个开关周期,二极管的恢复电流流经MOS晶体管,这导致开关中高的"开关通导"功率损耗。对于这种应用,需要最快的600V二极管。

    为了提高PFC的效率,通常的方法是把三个200V外延恢复二极管串联起来。这必须增加一个平衡网络(每一个二极管并联一个电容和一个电阻),以确保每一个二极管工作在其额定电压内。

    ST Microelectronics公司提供一个新颖的解决方案:两个300V二极管串联在一起封装在绝缘的TO-220封装中构成600V Tandem(串联二极管)。这种硅器件是一种超高速二极管,在绝大多数情况下可以对平衡网络加以抑制。

与普通二极管的比较

    工作在连续模式和苛刻开关条件下的PFC(图1)当晶体管导通时二极管中的电流减少很快(几百安培/微秒)。

    在此有两种功耗:

    ·在二极管中的导电和开关功耗;

    ·由于二极管的反向恢复电流引起的在晶体管中的功耗。

    图2示出同一PFC用不同的二极管(普通的600V二极管STTA806D或600V Tandem STTH806 TTI)的功耗比较,这些结果是在如下工作条件下得到的:Pout=400W,Fs=150kHz,dI/dt=200A/μs,Tj=125℃,Vmains=110V。从图2可清楚地看到:开关功耗的主要部分是在MOS晶体管中;用600V Tandem(STTH806TTI)的总功耗比用普通600V二极管(STTA806D)要低,这是由于二极管的小恢复电流所致。

Tandem二极管选择指标

    600V Tandem和普通600V二极管之间的选择主要取决于下面的参数:

    ·开关频率Fs;

    ·最小和最大电源电压Vmains;

    ·二极管的工作结温Tj。

    1.开关频率Fs的影响

    开关频率越高,超高速STTH806TTI比普通的600V二极管更优越。

    2.电源电压Vmains的影响

    图3示出普通600V二极管(STTA806D)和SSTH806TTI之间功耗差(DeltaP)与电源电压的关系,PFC处在条件:Pout=330W,Fs=110kHz,dI/dt=165A/μs,Tj=125℃。从图可见,在最低的电压电压Tandem二极管最好。这是由于当晶体管导通时较高的电流所致。Tandem二极管对于工作在110V电源电压下的PFC是更适宜的。

    3.结温的影响

    最大反向恢复电流随结温而增加,所以STTA806D和STTH806TTI之间的功耗差随结温增加。图4示出STTA806D和STTH806TTI之间的功耗差与二极管工作结温的曲线图,得到此结果的工作条件是:Pout=330W,F=110kHz,Vmains=85V,dI/dt=165A/μs。

结论

    600V Tandem二极管是现在市场上最快的硅600V二极管。本文的分析表明Tandem二极管与普通二极管的性能关系依赖于PFC电路的应用参数。

    Tandem二极管最适合对于低输入电压(110V)、高结温和高开关频率。

    可靠性测试表明,在传统的PFC设计中采用Tandem二极管时不需要平衡网络。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200605/2094.html
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