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新型600V超快软恢复的PFC二极管应用

作者:海飞乐技术 时间:2018-05-23 16:40

  在大功率输出的开关电源中,PFC的效率是极其重要的,在输入电桥中,来自AC端通过大电容的脉冲电流不仅含有基波(50-60HZ),而且含有各次谐波成分(主要是奇数倍谐波),这使得功率因数降低,通常约为0.7。
  PFC(功率因数效正器)电路可解决上述的问题,如图1所示,在典型的PFC升压电路中,其优点如下:
·体积小
·输出电压大于输入电压(一般输入)
·控制过程简单
·输入电感对AC端信号像一个滤波器
·许多lC控制器可从市场得到
·有0.95或更高的PFC值
  在这类电路中主要是用两种类型,即不连续电流模式和连续电流模式,它们的主要区别是:在不连续电流模式中的MOSFET管仅在感应器电流达到零值时导通,而在连续电流模式中,MOSFET管要在感应电流上升到零值以上才导通。因此所有的反向恢复能量必须在MOSFET中被释放。

图1 PFC升压电路 
图1 PFC升压电路
 
  不连续电流模式
  这种控制方法对工作于200W以下的PFC电路较适用,其主要优点是控制过程极其简单,电路组成简单。其较大的峰值电流使之不适用于200W以上的电路,在不连续电流模式中,二极管的开关损耗是可以忽略的,因此可用快速二极管代替超快二极管。
 
  连续电流模式
  这种控制形式普遍用于1.5kW以上的电路中,当二极管被断开时,它的前向电流可能是几个安培,而电流斜率diF/dt很高100~250A/ms,另外MOSFET管及寄生元件组成的输出回路像一个调谐电路(滤波器),谐振频率由反向二极管电容量及输出电容器的寄生参量决定。典型的谐振频率大约为100MHz,而这将引起EMI辐射。
  在这种电路中,升压二极管是最关键的部件,为了避免大功率损耗及EMl(电磁干扰),必须谨慎地选择它。
  海飞乐技术推出的Qlong™系列超快软恢复二极管解决了这个问题,这种新型二极管的推出使PFC电路的性能大大改善了。
 
  超快软恢复二极管及其应用
  海飞乐技术推出Qlong™系列超快软恢复二极管,在离线式开关电源连续模式的PFC升压电路中,这种新型的二极管可以提高其工作效率及功率密度,这种器件的电流为8、15及30A,适用于输出功率达15kW的PFC电路。
  Qlong™系列600V超快软恢复整流管,具有低前向电压降和反向恢复电流(Irr)及减少传输和开关损耗的临界参数值,充分运用铂扩散的工艺过程,在很宽的温度范围内保证其有一个不陡峭的、钉状光滑的反向恢复波形,这样减少了电子辐射(见图1、2、3、4),即其具有软恢复波形以释放最少的电子辐射,而且这类新型PFC二极管只有30ns的反向恢复时间(trr),增加了功率密度而使其达到高速开关速度。另外,这类器件最高结温有175℃,为之提供了一个很宽的工作范围。
图2 曲线图
图2 
图3 减少电子辐射曲线图
图3 
 
  在离线式开关电源的连续电流模式PFC升压电路中,采用Qlong™系列的600V超快软恢复二极管,可以降低超过30%的功率损耗(见图5),该器件的突出优点表现为:1.超快软恢复特性,显著降低对磁性元件的要求和系统成本。2.软恢复特性降低EMI,提高可靠性。3.适用于250W以上连续电流模式PFC设计。
图4 PF二极管反向恢复电流
图4 PF二极管反向恢复电流
图5 500W PFC升压电路的功率损耗
图5 500W PFC升压电路的功率损耗
 
  结束语
  在离线式开关电源的连续电流模式PFC升压电路中,采用海飞乐Qlong™的600V超块软恢复二极管,配合相应的功率管MOSFET使用,可以得到较高的PFC效率,减小了超过30%功率损耗,并降低了EMI而使电路的可靠性得到提高,同时减少了系统成本,使其应用得到有效的推广。



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