第14章 开关电源重要元器件及材料简介

2019/5/24
图14.1.1 整流二极管四个工作过程及其损耗
开关电源技术与设计
第14 章 开关电源重要元器件及材料简介
14.1.3 几种常见整流二极管特性
表14.1.1 功率整流二极管主要特性
参数 低频整流 FRD 二极管
UFRD Si-SBD GaAs- SiC-SBD SBD
VR (V)
IR
14.2 功率MOS管
在开关电源中，所用功率开关管包含了IGBT管、传统Si材料功率MOS管， 以及开关速度更快、开关损耗更小的SiC功率MOS与GaN功率MOS管，彼此之间 主要差异如表14.2.1所示。
种类 参数
IGBT
Si-MOS SiC-MOS
GaN-MOS
开关频率 耐压
开通速度
低(<100KHz) 高(1000V～
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14.1 功率二极管 14.2 功率MOS管 14.3常用电容 14.4漆包线参数
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14.1 功率二极管
在开关电源中使用的功率二极管主要有普通整流二极管(整流 桥)、快恢复二极管(FRD)、超快恢复二极管(UFRD)、SiC势垒二极 管(简称SiC-SBD，特征是耐压高，反向恢复损耗小)、肖特基二极 管(包括了Si-SBD和GaAs-SBD二极管，特征是导通压降小，反向漏 电流大、耐压低)等。其中普通整流二极管(桥)主要用于低频市电整 流，而快恢复、超快恢复、SiC-SBD、Si-SBD、GaAs-SBD等二极 管主要用于高频脉冲及高频正弦电压的整流。
VF (V)
t rr
最高结温
50～1K <100μA 0.9～1.4
>1μs
120℃
50～1K
<100μA
0.7～1.8
100ns～ 1μs
120℃
50～1K
<100μA
0.7～1.8
20ns～ 70ns 120℃
15～100 100～350
<10mA <10mA
0.3～0.7 0.7～1.5
10ns～ 20ns 120℃
2000V) 较快
中 低中高(<1200V)
较快
较高
中高(600V～ 1800V) 快
较高 低中高
快
关断速度
较慢
较快
快
快
寄生 体二极管
无
ห้องสมุดไป่ตู้有，反向恢复损 耗大
有，反向恢复损耗 小
无，但具备Si-MOS寄生二 极管特性，反向恢复损耗很 小，无需并联RC吸收元件
驱动电压
10～15V
用途
开关元件(高压大 电流)
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5.0～10V
15～18V
开关元件/同步整 高压小电流开关元
流
件
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5.0～10V
低损耗高品质开关元件/同 步整流
5ns～ 10ns 150℃
400～1K <100μA 1.2～1.8
10ns
175℃
结电容
大
小
小
大
较小
很小
整流频率 <400Hz <100KHz <300KHz <1MHz 1MHz 1MHz
用途 市电整流 高频整流 高频整流 高频整流 高频整流 高频整流
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14.1.1 功率二极管主要参数
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14.1.2 整流二极管开关特性及其损耗
在开关电源中，整流 二极管在截止、开通、导 通、关断四个状态之间轮 流切换，如图14.1.1所示 ，相应地二极管损耗也包 括了这四个阶段的损耗， 即开通损耗、关断损耗、 通态损耗、阻断损耗。