高效率PFC電路二極管選擇方案

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作者：STMicroelectronics 時(shí)間：2007-01-26 來源：《EDN電子設(shè)計(jì)技術(shù)》

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pfc中二極管的新選擇

本文引用地址：http://www.j9360.com/article/21192.htm

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(gè)開關(guān)周期，二極管的恢復(fù)電流流經(jīng)mos晶體管，這導(dǎo)致開關(guān)中高的"開關(guān)通導(dǎo)"功率損耗。對(duì)于這種應(yīng)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(gè)200v外延恢復(fù)二極管串聯(lián)起來。這必須增加一個(gè)平衡網(wǎng)絡(luò)（每一個(gè)二極管并聯(lián)一個(gè)電容和一個(gè)電阻），以確保每一個(gè)二極管工作在其額定電壓內(nèi)。

st microelectronics公司提供一個(gè)新穎的解決方案：兩個(gè)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(duì)平衡網(wǎng)絡(luò)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(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)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(dǎo)電和開關(guān)功耗；
由于二極管的反向恢復(fù)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(fù)電流所致。 tandem二極管選擇指標(biāo)

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(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)較高的電流所致。tandem二極管對(duì)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(fù)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。