谈到效率,它是一个非常重要的话题。效率一般指工作产出与投入之比,通俗地讲就是在进行某任务时,取得的成绩与所用时间、精力、金钱等的比值。产出大于投入,就是正效率,产出小于投入,就是负效率。提高工作效率就是要求正效率值不断增大,效率越高,产生的价值就越大。对于电路系统来说,工作效率是极其重要的,它可以用来评定系统的能力。尤其是功率应用电路中,产出要大于投入,就要求电路系统具有极高的效率转换率。
功率应用电路现状:
功率开关应用电路有很多应用场景,包括光伏逆变器和HID灯镇流器的所有相关方面和电信及服务器的电源。这些应用的设计师们正面临着持续改进性能的压力,同时也需要降低电路板大小并确保可靠运行。
以太阳能电池板中使用的光伏电池为例。由于这一市场的发展日趋成熟,市场对于更紧凑、更高效电子的需求日益增加,保证从太阳获取的每一毫瓦的能源都能用于负载。逆变器是每个太阳能发电系统的重要组成部分。光伏逆变器将光伏电池阵列产生的直流电流转变为具有当地线路电压和频率的交流电,准备送入电网,或是用于供给离线电网。我们也提供只连接一个面板的微逆变器,以确保任何面板的降额输出(可能因为阴天或下雪)不会导致对于整体阵列输出产生不成比例的影响。逆变器设计师通常面临一些看似矛盾的要求,比如提高性能和最大限度减少损耗,减小外形尺寸并确保可靠性。
问题出现在哪里?
功率开关应用电路的基本元件主要有MOSFET和快速恢复二极管。MOSFET和恢复二极管对于采用全桥或零电压开关/相移拓扑的电信和服务器电源、全桥电机控制系统、不间断电源、和高强度放电镇流器(HID)灯而言也非常重要。功率MOSFET是针对所有这些设计的典型首选开关技术,因为它可提供简单的驱动选项,可在高电压和高频率条件下进行高效切换。在大多数此类应用中,额定值600V通常是作为保证安全处理高电压瞬变的充分上限范围。
显而易见,如果MOSFET的效率不够高,器件本身损耗比较大的话,那么整个电路系统的效率和寿命也不会很高。对于希望消费产品的使用寿命大于典型使用寿命的系统而言,MOSFET可靠性也是非常重要的考虑因素。举例而言,光伏逆变器或工业电机控制系统有望持续使用10、15或20年(或更久)。另外,对于器件的要求可能还包括在极端温度下(例如在恶劣的工业环境中)保持良好的性能,或在所有气候条件下都能保持稳定的输出。
如何解决问题?
仔细选择适当的MOSFET器件就能提供解决所有这些问题的巨大优势。通过最大限度降低MOSFET损耗(大体上分为传导损耗和开关损耗),有助于提高整体效率。
采用东芝DTMOSIV超级结MOSFET来解决这些问题
东芝电子元件及存储装置株式会社推出了基于第四代600V系统超级结(Super Junction)MOSFET"DTMOSIV"系列的高速二极管。新系列采用最新的单外延工艺打造,其每单位面积导通电阻(RDS(ON)• A)较现有产品降低了约30%,处于业界领先水平。另外,高速寄生二极管的反向恢复时间约为现有产品的三分之一,降低了MOSFET损耗并有助于提高电路整体功效。
如何来实现?
以往,功率MOSFET常常因为感性负载的反向电流导致器件损坏。因为MOSFET在高频率下进行开关,所以需要使用快速恢复二极管(FRD),它们的特性也有助于提高效率。更快速的FRD反向恢复时间(trr)有助于最大限度减少开关损耗。
东芝的最新第四代超级结DTMOSIV技术,使得它能将快速恢复二极管集成至MOSFET封装内部,在保持与前一代MOSFET具有相同封装尺寸的同时还节省了空间,减少了组件数量,有助于简化设计和精简库存。东芝的DTMOSIV工艺基于深槽填充技术,它减少了工艺步骤数,降低了成本,同时还改进了超级结MOSFET的性能。这样就能减小电路损耗,提高系统的整体效率和性能。
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原文标题:采用东芝超级结MOSFET DTMOSIV来提高系统效率和性能
文章出处:【微信号:toshiba_semicon,微信公众号:东芝半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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