借助200V超快速恢复整流器充分提高SMPS效率

工程师可以通过正确选择恢复整流二极管类型来优化其功率设计的效率。对于 200V 区域，Nexperia（安世半导体）的高端超快速 PNE 系列可以在开关模式电源方面发挥作用。本文将使用 DC-DC 转换器来演示二极管的优势。

尽可能减少回路电感

在 DC-DC 转换器设计中，功率二极管位于 PCB 的底部，MOSFET 位于顶部，需要额外注意确保换向回路电感尽可能低。其中插入了一个超低电感的高带宽分流器，并移除了额外不必要的引线，以尽可能减少分流器的额外电感。这样，利用该设置便可确定双脉冲配置中的反向恢复性能。该设计可以轻松转换为 DC-DC 转换器，这样便能测量其效率，从而让反向恢复行为与二极管的效率影响直接相关。

双脉冲分析

在双脉冲分析中，将 Nexperia（安世半导体）的 200 V 超快速整流器技术的性能与领先竞争对手（具有相同的额定值和封装外形）的类似器件进行了比较。在测试中，两台设备均需切断 2 A 的电流。虽然两个二极管的 di/dt 相同，但与竞争器件相比，Nexperia（安世半导体）PNE 二极管的反向恢复特性表现出了更好的开关性能，并且反向恢复电荷 Qrr 和反向峰值电流也都较低。即使转换器条件变化（以将DC-DC转换器的各种操作条件包含在测试内），也可以观察到相同的结果（图1）。测试变量包括：

外壳温度

di/dt

二极管关断电流

DC母线电压

对于每种情况，Nexperia（安世半导体）PNE 设备的反向恢复电荷均低于竞争产品（图2）。

△ 在不同条件下的双脉冲测试结果

对所设计的 DC-DC 转换器执行了几次效率扫描，以确定 Qrr 的性能改进如何使实际应用受益（图3）。为效率测试选择了不同的测试条件。在两个不同的开关频率（130kHz和250kHz）下， DC-DC 转换器以48V DC母线电压（输出功率为48W）以及 100V DC 母线电压（输出功率为100W）运行。Nexperia（安世半导体）超快速二极管的较低反向恢复特性提高了转换器在整个工作条件范围内的效率，最高绝对效率提高了 2.7%。这充分展示了 Nexperia（安世半导体）N PNE 200 V 二极管系列的出色性能。

△ DC-DC转换器效率测试结果

Nexperia（安世半导体）PNE系列二极管提供单配置和双配置和多种电流选项。这些器件采用Nexperia的高功率密度 FlatPower 封装，均已通过 AEC-Q101 认证，额定温度高达 175℃，是汽车、工业和消费类应用中高效开关和电源转换的上佳选择。

在面向高端开关性能和高效率电源转换应用设计产品时，Nexperia（安世半导体）的高端超快速PNE系列可大有作为。

关于作者

Sebastian Fahlbusch

Sebastian 在电力电子领域拥有十多年的经验，尤其是在碳化硅(SiC)和宽带隙技术方面。他成功地在汉堡联邦国防军大学完成了有关使用 SiC-MOSFET 的新型多级功率转换器构想的博士学位论文。Sebastian 于 2019 年加入 Nexperia（安世半导体）的产品应用工程师团队，他的主要工作重点是为实现新电源产品提供支持，以强化 Nexperia（安世半导体）的功率产品组合。

审核编辑：汤梓红