借助200V超快速恢復整流器充分提高SMPS效率

工程師可以通過正確選擇恢復整流二極管類型來優化其功率設計的效率。對于 200V 區域，Nexperia（安世半導體）的高端超快速 PNE 系列可以在開關模式電源方面發揮作用。本文將使用 DC-DC 轉換器來演示二極管的優勢。

盡可能減少回路電感

在 DC-DC 轉換器設計中，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，利用該設置便可確定雙脈沖配置中的反向恢復性能。該設計可以輕松轉換為 DC-DC 轉換器，這樣便能測量其效率，從而讓反向恢復行為與二極管的效率影響直接相關。

雙脈沖分析

在雙脈沖分析中，將 Nexperia（安世半導體）的 200 V 超快速整流器技術的性能與領先競爭對手（具有相同的額定值和封裝外形）的類似器件進行了比較。在測試中，兩臺設備均需切斷 2 A 的電流。雖然兩個二極管的 di/dt 相同，但與競爭器件相比，Nexperia（安世半導體）PNE 二極管的反向恢復特性表現出了更好的開關性能，并且反向恢復電荷 Qrr 和反向峰值電流也都較低。即使轉換器條件變化（以將DC-DC轉換器的各種操作條件包含在測試內），也可以觀察到相同的結果（圖1）。測試變量包括：

外殼溫度

di/dt

二極管關斷電流

DC母線電壓

對于每種情況，Nexperia（安世半導體）PNE 設備的反向恢復電荷均低于競爭產品（圖2）。

△ 在不同條件下的雙脈沖測試結果

對所設計的 DC-DC 轉換器執行了幾次效率掃描，以確定 Qrr 的性能改進如何使實際應用受益（圖3）。為效率測試選擇了不同的測試條件。在兩個不同的開關頻率（130kHz和250kHz）下， DC-DC 轉換器以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）運行。Nexperia（安世半導體）超快速二極管的較低反向恢復特性提高了轉換器在整個工作條件范圍內的效率，最高絕對效率提高了 2.7%。這充分展示了 Nexperia（安世半導體）N PNE 200 V 二極管系列的出色性能。

△ DC-DC轉換器效率測試結果

Nexperia（安世半導體）PNE系列二極管提供單配置和雙配置和多種電流選項。這些器件采用Nexperia的高功率密度 FlatPower 封裝，均已通過 AEC-Q101 認證，額定溫度高達 175℃，是汽車、工業和消費類應用中高效開關和電源轉換的上佳選擇。

在面向高端開關性能和高效率電源轉換應用設計產品時，Nexperia（安世半導體）的高端超快速PNE系列可大有作為。

關于作者

Sebastian Fahlbusch

Sebastian 在電力電子領域擁有十多年的經驗，尤其是在碳化硅(SiC)和寬帶隙技術方面。他成功地在漢堡聯邦國防軍大學完成了有關使用 SiC-MOSFET 的新型多級功率轉換器構想的博士學位論文。Sebastian 于 2019 年加入 Nexperia（安世半導體）的產品應用工程師團隊，他的主要工作重點是為實現新電源產品提供支持，以強化 Nexperia（安世半導體）的功率產品組合。

審核編輯：湯梓紅