Kaip diodai gali optimizuoti galios konversijos efektyvumą vartojimo elektronikoje?

1, galios konvertavimo efektyvumo iššūkis ir diodų vaidmuo
Vartojimo elektronikos srityje galios konvertavimo efektyvumas yra vienas iš pagrindinių įrenginio veikimo matavimo rodiklių. Didėjant nešiojamųjų įrenginių funkcijų sudėtingumui, pradedant išmaniaisiais telefonais ir baigiant žaidimų konsolėmis, energijos valdymui buvo pateikti didesni reikalavimai: mažesnis dydis, didesnė išėjimo galia ir ilgesnis akumuliatoriaus veikimo laikas. Tačiau tradicinėse galios konvertavimo grandinėse yra daug efektyvumo kliūčių, tarp kurių diodų charakteristikos turi lemiamą poveikį bendram efektyvumui.
Diodai daugiausia atlieka ištaisymo, laisvai besisukančio ir spausdinimo funkcijas galios konversijoje. Paėmus išmaniojo telefono įkroviklį kaip pavyzdį, kintamosios srovės galią reikia paversti DC galia per lygintuvo grandinę, tačiau tradicinių silicio diodų priekinės įtampos kritimas (VF) yra net 0,7 V, todėl laidumo nuostoliai sudaro 10% - 15% viso galios sąnaudų. Be to, DC-DC keitikliuose ilgas diodo atvirkštinio atsigavimo laikas (TRR) gali sukelti įtampos smaigalius, dar labiau padidinti nuostolius.
2, pagrindinis technologijos kelias, skirtas optimizuoti diodo efektyvumą
Reaguodami į aukščiau pateiktus skausmo taškus, inžinieriai skatina diodų raidą didelio efektyvumo, naudodamiesi materialiomis naujovėmis, proceso tobulinimu ir grandinės projektavimu
Žemas slėgio kritimo technologija
Schottky diodas: naudoja metalinį puslaidininkio kontaktą, o ne PN jungtį, kad sumažintų VF iki 0,2-0,4 V. Naudojant Schottky diodus greito įkrovimo schemoje, ištaisymo nuostoliai sumažėjo 60%, o efektyvumas padidėjo nuo 82% iki 88%.
„Super Barrier“ lygintuvas (SBR): MOS technologijos derinimas su giluminio tranšėjos projektavimu, išlaikant žemą VF, nuotėkio srovė (IR) sumažėja 90%, palyginti su tradiciniu Schottky. Esant 85 laipsniams, SBR nutekėjimo srovė yra tik 1,7 μ A, o tos pačios rūšies Schottky siekia 18 μ.
Greitas atvirkštinės atkūrimo technologija
Greito atsigavimo diodas (FRD): optimizuojant dopingo koncentraciją ir konstrukcinį konstrukciją, TRR sutrumpėja iki 30NS. Esant aukštam - dažnio perjungimo maitinimo šaltiniams (pvz., Nešiojamojo kompiuterio adapteriams), FRD sumažina atvirkštinio atkūrimo nuostolius 75%.
Silicio karbido (sic) diodas: naudojant plačias juostos puslaidininkių charakteristikas, palaikant MHz lygio veikimo dažnį ir atvirkštinio atkūrimo krūvį (QRR), arti nulio. Tam tikros SiC diodo schemos efektyvumas yra 3% didesnis nei silicio - pagrįsta schema, esant 400 kHz perjungimo dažniui.
Šilumos valdymo ir pakavimo naujovės
Šilumos išsklaidymo optimizavimas: TO-220 pakuotė kartu su vario substratu sumažina šiluminį pasipriešinimą 40%. Kai tam tikro žaidimų konsolės galios modulis yra visiškai įkeltas, diodo jungties temperatūra sumažėja nuo 125 laipsnių iki 85 laipsnių, pagerindamas stabilumą.
Integruotas dizainas: Diodų ir MOSFET sujungimas į galios modulį sumažina parazitinį induktyvumą 50%, sumažina perjungimo triukšmą ir padidina efektyvumą 1,5%.
3, tipiški taikymo atvejai vartojimo elektronikoje
Išmanusis telefonas greito įkrovimo technologija
Atvejis: 65W galio nitrido įkroviklis priima integruotą SBR diodo ir Gan tranzistoriaus sprendimą.
poveikis:
Silicio tirpale efektyvumas padidėjo nuo 85% iki 92,5%;
Temperatūros kilimas sumažėja 5 laipsniais, o tūris sumažėja 30%;
Palaiko PD3.1 protokolą, pasiekdamas 60% įkrovimo per 15 minučių.
Nešiojamojo kompiuterio maitinimo adapteris
Atvejis: Aukšto dažnio DC - DC keitiklis naudojant SiC diodus (veikimo dažnis 500KHz).
poveikis:
Efektyvumas siekia 95%, tai yra 4% didesnis nei tradiciniai sprendimai;
Magnetinio komponento dydis sumažėjo 40%, o adapterio storis buvo sumažintas iki 12 mm;
Ne - apkrovos energijos suvartojimas yra mažesnis nei 50MW, kuris atitinka „Energy Star“ standartą.
Žaidimų konsolės maitinimo sistema
Atvejis: PS5 maitinimo šaltinis priima daugialypį - fazės VRM dizainą su mažais VF Schottky diodais.
poveikis:
CPU/GPU maitinimo šaltinio efektyvumas siekia 94%;
Pereinamasis atsako greitis padidėja tris kartus ir palaiko dinaminį galios perjungimą;
Bendras maitinimo šaltinis sumažėjo 25%.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd [[2} į}DIODE/BAS19-BAS20.HTML