SiC肖特基二极管在BUCK电路中应用.pdfVIP

中国电源学会第十九届学术年会论文集 17 SiC肖特基二极管在BUCK电路中的应用 张卫平，肖春燕，刘元超，张晓强，毛鹏 (北方工业大学绿色电源实验室，北京100144) Email：lanyaxiner521@tom．tom 统二极管MURl560相比，系统损耗减少了8．4W，效率提高了1．5％。 关键词：电源效率；SIC肖特基二极管；BUCK电路 1．引言 也即减小反向恢复电流、反向恢复时间。 随着电力电子技术的发展。电源装置向小型化、轻量化和高频 化方向发展。但是高频下的电源损耗很大．而且损耗主要集中在开 关过程中。对已被广泛应用于提供低电压、大电流的BUCK电路而 言。开关损耗主要集中在两种器件上：一种是功率二极管．另一种 是开关管。 当BUCK变换器工作在电流连续模式时．存在二极管反向恢 复的缺陷，该反向恢复特性不仅对二极管本身造成很大的关断损 耗。同时也影响了开关管的性能。本文通过仿真和实验证明采用 SiC肖特基二极管可以解决这一难题，减小系统损耗。 图2二极管开关过程 2．BUCK电路半导体器件损耗分析 ‘‘p 匕 图1示出575W电源系统中的BUCK变换器。BUCK变换器 工作模式可分为连续电流模式(CCM)和非连续电流模式(DCM)两 种，本文以工作在CCM模式下的BUCK电路为研究对象。分析电 路中各个半导体器件的损耗。 Ud, ‘f孓．r、一rY、．： 、 ZI 800st AC，DC L PFC 下Io =。 ： DC，^C ，． k 2 I ‘I．．．．．．．．．．．．．_J l； 图l575W电源系统结构图 图3MOSFET开关过程 图2和图3分别示出BUCK变换器中。二极管与开关管的端 电压和电流开关过程波形。根据文献【5】的分析，在一个工作循环 3．SiC肖特基二极管的工作特性 中，二极管包含以下损耗：①正向导通损耗；②反向稳态损耗；③关 当传统的PN结二极管外加正向电压时．外电场将多数载流 断损耗。开关管损耗分别为：①开启过程损耗；②关断过程损耗；③ 子推向空间电荷区，使其变窄，PN结内电场被削弱，破坏了原来的 通态损耗；④二极管反向恢复电流造成的损耗：⑤输出电容放电造 平衡，使扩散运动加剧，而漂移运动减弱，造成非平衡少数载流子 成的开关损耗；⑥二极管结电容放电造成的开关管损耗。 在PN区上积累，形成电荷存储效应。当二极管由外加正电压转换 分析可得．若在电路各个设计指标都确定的情况下，除二极管 到外加负电压时，这些存储的少数载流子消失需要的时间，就是二 反向恢复造成的损耗以外，其他部分的损耗都是确定的。二极管反 极管反向恢复的时间。二极管的反向恢复时间0取决于二极管的 向恢复造成的损耗主要包括两部分．一部分是二极管自身的关断 反向恢复存储电荷仉和反向压降V。。 损耗。另一部分是二极管关断时的反向恢复特性对正在开通的开 而SiC肖特基二极管只用一种载流子输送电荷．在势垒外侧 关管造成的损耗，所以减小损耗的最直接有效的方法是减小仉， 无过剩少数载流子的积累。所以关断时．只有二极管结电容导致的 位移电流，相比PN结