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第三講：基于MOSFET的高能效電源設(shè)計(jì)
通過(guò)結(jié)合改進(jìn)的電源電路拓?fù)浜透拍钆c改進(jìn)的低損耗功率器件，開(kāi)關(guān)電源行業(yè)在提高功率密度、效率和可靠性方面，正在經(jīng)歷革新性發(fā)展。MOSFET是中低電壓電源應(yīng)用的首選功率器件，可以提高溝槽密度，并無(wú)需JFET阻抗元件，因此能夠使特征導(dǎo)通阻抗降低30%左右，降低同步整流的能量損耗，極大的提高了電源能效。
2013-05-14
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通過(guò)建立優(yōu)化模型和目標(biāo)函數(shù)實(shí)現(xiàn)電化學(xué)整流電源電聯(lián)接
電化學(xué)整流電源是一種高耗能設(shè)備，提高整流效率、降低額外損耗是這類(lèi)電力電子變換裝置的一個(gè)重要的課題。隨著大功率器件制造水平的提高以及壓接工藝技術(shù)的改進(jìn)，均流問(wèn)題也不再突出，所以從效率、損耗方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是必要的。
2013-01-07
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無(wú)Y電容的充電器變壓器補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法
在開(kāi)關(guān)電源中，功率器件高頻導(dǎo)通/關(guān)斷的操作導(dǎo)致的電流和電壓的快速變化而產(chǎn)生較高的電壓及電流尖峰是產(chǎn)生EMI的主要原因。通常情況下，系統(tǒng)前端要加濾除器和Y電容，Y電容的存在會(huì)使輸入和輸出線間產(chǎn)生漏電流，具有Y電容的金屬殼手機(jī)充電器會(huì)讓使用者有觸電的危險(xiǎn)，因此，一些手機(jī)制造商開(kāi)始采用無(wú)Y電容的充電器，然而，去除Y電容會(huì)給EMI的設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，本文將介紹無(wú)Y電容的充電器變壓器補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法。
2012-12-18
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GaN壓力來(lái)襲，降低成本是SiC器件大規(guī)模商用的前提
受限于價(jià)格過(guò)高等因素，迄今為止各種SiC功率器件產(chǎn)品系列的實(shí)際應(yīng)用都很少。隨著降低環(huán)境負(fù)荷的要求日益提高，傳統(tǒng)Si材料功率器件的局限性越來(lái)越突出。新一代材料SiC功率器件具有體積小、高效率、高耐溫等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多的重視，研發(fā)生產(chǎn)日益活躍。然而，SiC器件何時(shí)才會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。
2012-12-13
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MOS晶體管
金屬-氧化物-半導(dǎo)體(Metal-Oxide-SEMIconductor)結(jié)構(gòu)的晶體管簡(jiǎn)稱(chēng)MOS晶體管，有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管構(gòu)成的集成電路稱(chēng)為MOS集成電路，而PMOS管和NMOS管共同構(gòu)成的互補(bǔ)型MOS集成電路即為CMOS-IC。MOS柵極控制晶閘管充分地利用晶閘管良好的通態(tài)特性、優(yōu)良的開(kāi)通和關(guān)斷特性，可望具有優(yōu)良的自關(guān)斷動(dòng)態(tài)特性、非常低的通態(tài)電壓降和耐高壓，成為將來(lái)在電力裝置和電力系統(tǒng)中有發(fā)展前途的高壓大功率器件。目前世界上有十幾家公司在積極開(kāi)展對(duì)MCT的研究。 MOS柵控晶閘管主要有三種結(jié)構(gòu)：MOS場(chǎng)控晶閘管（MCT）、基極電阻控制晶閘管(BRT)及射極開(kāi)關(guān)晶閘管(EST)。
2012-12-13
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電子負(fù)載儀簡(jiǎn)介
電子負(fù)載，顧名思義，是用電子器件實(shí)現(xiàn)的“負(fù)載”功能，其輸出端口符合歐姆定律。具體地說(shuō)，電子負(fù)載是通過(guò)控制內(nèi)部功率器件MOSFET或晶體管的導(dǎo)通量，使功率管耗散功率，消耗電能的設(shè)備。
2012-11-30
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富士通明年量產(chǎn)氮化鎵功率器件
富士通半導(dǎo)體明年計(jì)劃量產(chǎn)氮化鎵功率器件，滿(mǎn)足高效電源單元供應(yīng)市場(chǎng)需求，可使服務(wù)器電源單元實(shí)現(xiàn)2.5kW的高輸出功率，這些器件可廣泛用于電源增值應(yīng)用。
2012-11-22
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GaN在電子器件的應(yīng)用
為了滿(mǎn)足產(chǎn)品小型化、低功耗的要求，電子元器件也在進(jìn)行著新一代的變革，用GaN材料制作的電子元器件日益受到各廠家的關(guān)注。富士通科技也宣布，將于2013年量產(chǎn)GaN功率器件。
2012-11-21
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科銳碳化硅功率器件, 可降低總體系統(tǒng)成本
科銳推出新型碳化硅高頻率功率模組，新型高頻率模組額定電流100A，額定阻斷電壓1200V，可實(shí)現(xiàn)更高效、更小尺寸及更輕重量的系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的硅技術(shù)可以幫助降低總體系統(tǒng)成本。
2012-11-19
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可實(shí)現(xiàn)2.5kW電源GaN功率器件
【導(dǎo)讀】富士通半導(dǎo)體量產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)2.5kW電源的硅基板GaN功率器件，意在在電源裝置領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化應(yīng)用，并在電路設(shè)計(jì)方面給予技術(shù)支持，為開(kāi)發(fā)多種用途的低損失、小型電源裝置提供支持。
2012-11-13
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關(guān)于功率二極管的15個(gè)小問(wèn)題
【導(dǎo)讀】二極管的額定電流是二極管的主要標(biāo)稱(chēng)值，比如5A/100V的二極管，5A就是額定電流。通常額定電流的定義是該二極管所能通過(guò)的額定平均電流。但是有些的測(cè)試前是方波，也就是可以通過(guò)平均值為5A的方波電流。有些得測(cè)試前提是直流，也就是能通過(guò)5A的直流電流。 1. 什么是二極管的正向額定電流? 二極管的額定電流是二極管的主要標(biāo)稱(chēng)值，比如5A/100V的二極管，5A就是額定電流。通常額定電流的定義是該二極管所能通過(guò)的額定平均電流。但是有些的測(cè)試前是方波，也就是可以通過(guò)平均值為5A的方波電流。有些得測(cè)試前提是直流，也就是能通過(guò)5A的直流電流。理論上來(lái)說(shuō)，對(duì)于硅二極管，以方波為測(cè)試條件的二極管能通過(guò)更大的直流電流，因?yàn)橥瑯悠骄娏鞯姆讲ㄝ^于直流電流，會(huì)給二極管帶來(lái)更大損耗。那么5A的二極管是否一定能通過(guò)5A的電流?不一定，這個(gè)和溫度有關(guān)，當(dāng)你的散熱條件不足夠好，那么二極管能通過(guò)的電流會(huì)被結(jié)溫限制。、 2. 什么是二極管的反向額定電壓? 二極管反向截止時(shí)，可以承受一定的反壓，那么其最高可承受的反壓就是額定電壓。比如5A/100V的二極管，其額定反壓就是100V。雖然，所有二極管廠家都會(huì)留一定的裕量，100V的二極管通常用到110V都不會(huì)有問(wèn)題，但是不建議這么用，因?yàn)槌^(guò)額定值，廠家就不會(huì)保證其可靠性，出了問(wèn)題就是你的問(wèn)題了。而且很多電源設(shè)計(jì)公司，為了保障可靠性，還會(huì)降額設(shè)計(jì)。 3. 什么是二極管的正向沖擊電流? 開(kāi)關(guān)電源在開(kāi)機(jī)或者其他瞬態(tài)情況下，需要二極管能夠承受很大的沖擊電流而不壞，當(dāng)然這種沖擊電流應(yīng)該是不重復(fù)性，或者間隔時(shí)間很長(zhǎng)的。通常二極管的數(shù)據(jù)手冊(cè)都有定義這個(gè)沖擊電流，其測(cè)試條件往往是單個(gè)波形的沖擊電流，比如單個(gè)正弦波，或者方波。其電流值往往可達(dá)幾百。 4. 什么是二極管的正向?qū)▔航? 二極管在正向?qū)ǎ鬟^(guò)電流的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生壓降。這個(gè)壓降和正向電流以及溫度有關(guān)。通常硅二極管，電流越大，壓降越大。溫度越高，壓降越小。但是碳化硅二極管卻是溫度越高，壓降越大。 5. 什么是二極管的反向漏電流? 二極管在反向截止的時(shí)候，并不是完全理想的截止。在承受反壓得時(shí)候，會(huì)有些微小的電流從陰極漏到陽(yáng)極。這個(gè)電流通常很小，而且反壓越高，漏電流越大，溫度越高，漏電流越大。大的漏電流會(huì)帶來(lái)較大的損耗，特別在高壓應(yīng)用場(chǎng)合。 6. 什么是二極管的反向恢復(fù)時(shí)間和反向恢復(fù)電流? 這個(gè)是二極管的重要指標(biāo)，所謂的快恢復(fù)，慢恢復(fù)二極管就是以此為標(biāo)準(zhǔn)。二極管 在從正偏轉(zhuǎn)換到反偏的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)較大的反向恢復(fù)電流從陰極流向陽(yáng)極，其反向電流先上升到峰值，然后下降到零。那么其上升下降的時(shí)間就是反向恢復(fù)時(shí)間，峰值電流就是反向恢復(fù)電流。這個(gè)在高頻率的應(yīng)用中會(huì)帶來(lái)很大損耗。而反向恢復(fù)時(shí)間和電流和二極管截止時(shí)，正向電流的下降速率正相關(guān)。解決這個(gè)問(wèn)題，一就是用恢復(fù)時(shí)間更快的二極管，二是采用ZCS方式關(guān)斷二極管。 7. 什么是軟恢復(fù)二極管? 二極管在反向恢復(fù)的時(shí)候，反向電流下降的比較慢的，稱(chēng)為軟恢復(fù)二極管。軟恢復(fù)對(duì)減小EMI有一定的好處。 8. 什么是二極管的結(jié)電容? 結(jié)電容是二極管的一個(gè)寄生參數(shù)，可以看作在二極管上并聯(lián)的電容。 9. 什么是二極管的寄生電感? 二極管寄生電感主要由引線引起，可以看作串聯(lián)在二極管上的電感。 10. 二極管正向?qū)〞r(shí)候瞬態(tài)過(guò)程是怎樣? 對(duì)于二極管的瞬態(tài)過(guò)程，通常關(guān)心比較多的是反向恢復(fù)特性。但是其實(shí)二極管從反偏轉(zhuǎn)為正向?qū)ǖ倪^(guò)程也有值得注意的地方。在二極管剛導(dǎo)通的時(shí)候，正向壓降會(huì)先上升到一個(gè)最大值，然后才會(huì)下降到穩(wěn)態(tài)值。而這個(gè)最大值，隨di/dt的增大而增大。也就是說(shuō)二極管帶導(dǎo)通瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正向尖峰電壓，而且電壓要大于穩(wěn)態(tài)電壓。快恢復(fù)管的這個(gè)正向尖峰電壓比較小，慢恢復(fù)管就會(huì)很?chē)?yán)重。這個(gè)就引出了另外一個(gè)問(wèn)題： 11. 在RCD鉗位電路中，二極管到底選慢管，還是快管? RCD電路常用于一些需要鉗位的場(chǎng)合，比如flyback原邊MOS的電壓鉗位，次級(jí)整流管的電壓鉗位。有些技術(shù)文獻(xiàn)說(shuō)應(yīng)該用慢恢復(fù)管，理由是慢恢復(fù)管由于其反向恢復(fù)時(shí)間比較長(zhǎng)，這樣鉗位電容中的一部分能量會(huì)在二極管反向恢復(fù)過(guò)程中回饋給電路，這樣整個(gè)RCD電路的損耗可以降低。不過(guò)這個(gè)只適合小電流，低di/dt的場(chǎng)合。比如小功率flyback的原邊鉗位電路。但是不適合大電流，高di/dt的鉗位場(chǎng)合，比如大電流輸出的電源的次級(jí)鉗位電路。因?yàn)椋謴?fù)管在導(dǎo)通的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很高導(dǎo)通壓降尖峰，導(dǎo)致雖然鉗位電容上的電壓很低，但是卻沒(méi)法鉗住尖峰電壓。所以應(yīng)該選擇肖特基二極管之類(lèi)。 12. 什么是肖特基二極管? 肖特基二極管是一種利用肖特基勢(shì)壘工藝的二極管，和普通的PN結(jié)二極管相比，其優(yōu)點(diǎn)：更快的反向恢復(fù)時(shí)間，很多稱(chēng)之為0反向恢復(fù)時(shí)間。雖然并不是真的0反向恢復(fù)時(shí)間，但是相對(duì)普通二極管要快非常多。其缺點(diǎn)：反向漏電流比較大，所以沒(méi)法做成高壓的二極管。目前的肖特基二極管,基本都是200V以下的。雖然有些公司可以提供高壓的肖特基硅二極管，但是也是將幾個(gè)二極管串聯(lián)之后封裝在一起。當(dāng)然也有公司稱(chēng)有獨(dú)特的工藝，可以制造高壓肖特基二極管，但并不知曉是什么樣的工藝。 13. 什么是碳化硅二極管? 通常大家所用的基本都是以硅為原料的二極管，但是最近比較熱門(mén)的碳化硅二極管是用碳化硅為原料的二極管。目前常見(jiàn)的多為高壓的肖特基碳化硅二極管，其優(yōu)點(diǎn)：反向恢復(fù)特性很好，媲美肖特基硅二極管。但是可以做高壓的二極管。在PFC中已有較多應(yīng)用。缺點(diǎn)：正向?qū)▔航当容^大。還有一點(diǎn)與硅二極管不同的是其導(dǎo)通壓降隨溫度上升反而增大。早期的碳化硅二極管，還有可承受沖擊電流小，可靠性不高等缺點(diǎn)。但是目前已有很大改善。 14. 什么是砷化鎵二極管? 說(shuō)實(shí)話，我聽(tīng)說(shuō)砷化鎵材料早于碳化硅，但是后來(lái)就較少聽(tīng)說(shuō)了。目前砷化鎵在LED上似乎有些應(yīng)用，但是功率器件上卻還比較少。 15. 二極管適合并聯(lián)么? 理論上來(lái)說(shuō)硅二極管，由于導(dǎo)通壓降隨溫度上升而下降，所以是不適合并聯(lián)的，但是現(xiàn)在很多二極管會(huì)把兩個(gè)單管封裝在一起，這樣溫升相對(duì)均勻，給并聯(lián)帶來(lái)好處。但是碳化硅是的壓降是隨溫度上升而上升，理論上是適合并聯(lián)的。
2012-10-31
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智能功率器件的原理與應(yīng)用
據(jù)小編了解目前，功率器件正朝著集成化、智能化和模塊化的方向發(fā)展。智能功率器件為機(jī)電一體化設(shè)備中弱電與強(qiáng)電的連接提供了理想的接口。下面小編來(lái)介紹了智能功率器件的特點(diǎn)、工作原理及典型應(yīng)用。
2012-10-26
- 安森美與舍弗勒強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，EliteSiC技術(shù)驅(qū)動(dòng)新一代PHEV平臺(tái)
- 安森美與英偉達(dá)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，800V直流方案賦能AI數(shù)據(jù)中心能效升級(jí)
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