高效率PFC電路二極管選擇方案

PFC中二極管的新選擇在功率因數(shù)校正（PFC）電路中，600V升壓二極管是關(guān)鍵元件，特別是工作在連續(xù)模式和苛刻開關(guān)條件下的PFC更是這樣。在每一個開關(guān)周期，二極管的恢復電流流經(jīng)MOS晶體管，這導致開關(guān)中高的"開關(guān)通導"功率損耗。對于這種應用，需要最快的600V二極管。為了提高PFC的效率，通常的方法是把三個200V外延恢復二極管串聯(lián)起來。這必須增加一個平衡網(wǎng)絡（每一個二極管并聯(lián)一個電容和一個電阻），以確保每一個二極管工作在其額定電壓內(nèi)。ST Microelectronics公司提供一個新穎的解決方案：兩個300V二極管串聯(lián)在一起封裝在絕緣的TO-220封裝中構(gòu)成600V Tandem(串聯(lián)二極管）。這種硅器件是一種超高速二極管，在絕大多數(shù)情況下可以對平衡網(wǎng)絡加以抑制。與普通二極管的比較工作在連續(xù)模式和苛刻開關(guān)條件下的PFC（圖1）當晶體管導通時二極管中的電流減少很快（幾百安培/微秒）。 在此有兩種功耗： ·在二極管中的導電和開關(guān)功耗； ·由于二極管的反向恢復電流引起的在晶體管中的功耗。圖2示出同一PFC用不同的二極管（普通的600V二極管STTA806D或600V Tandem STTH806 TTI)的功耗比較，這些結(jié)果是在如下工作條件下得到的：Pout=400W,Fs=150kHz,dI/dt=200A/μs,Tj=125℃，Vmains=110V。從圖2可清楚地看到：開關(guān)功耗的主要部分是在MOS晶體管中；用600V Tandem(STTH806TTI)的總功耗比用普通600V二極管（STTA806D）要低，這是由于二極管的小恢復電流所致。

Tandem二極管選擇指標

600V Tandem和普通600V二極管之間的選擇主要取決于下面的參數(shù)：

·開關(guān)頻率Fs;

·最小和最大電源電壓Vmains;

·二極管的工作結(jié)溫Tj。

1.開關(guān)頻率Fs的影響

開關(guān)頻率越高，超高速STTH806TTI比普通的600V二極管更優(yōu)越。

2.電源電壓Vmains的影響

圖3示出普通600V二極管（STTA806D）和SSTH806TTI之間功耗差（DeltaP）與電源電壓的關(guān)系，PFC處在條件：Pout=330W,Fs=110kHz,dI/dt=165A/μs,Tj=125℃。從圖可見，在最低的電壓電壓Tandem二極管最好。這是由于當晶體管導通時較高的電流所致。Tandem二極管對于工作在110V電源電壓下的PFC是更適宜的。 3.結(jié)溫的影響最大反向恢復電流隨結(jié)溫而增加，所以STTA806D和STTH806TTI之間的功耗差隨結(jié)溫增加。圖4示出STTA806D和STTH806TTI之間的功耗差與二極管工作結(jié)溫的曲線圖，得到此結(jié)果的工作條件是：Pout=330W,F=110kHz,Vmains=85V,dI/dt=165A/μs。結(jié)論 600V Tandem二極管是現(xiàn)在市場上最快的硅600V二極管。本文的分析表明Tandem二極管與普通二極管的性能關(guān)系依賴于PFC電路的應用參數(shù)。 Tandem二極管最適合對于低輸入電壓（110V）、高結(jié)溫和高開關(guān)頻率。 可靠性測試表明，在傳統(tǒng)的PFC設計中采用Tandem二極管時不需要平衡網(wǎng)絡。