PCIM Asia—國(guó)際電力元件、可再生能源管理展覽會(huì)開(kāi)幕。一直以來(lái)，PCIM Asia都是國(guó)內(nèi)外知名器件廠(chǎng)商發(fā)布新品及最新技術(shù)的首選平臺(tái)。在PCIM Asia上，瑞能半導(dǎo)體應(yīng)用工程師張姍姍（Ella Zhang）就受邀在電力電子應(yīng)用技術(shù)論壇上做了精彩的內(nèi)容分享。

作為PCIM Asia的主題論壇，受邀的精英級(jí)應(yīng)用工程師在電力電子應(yīng)用技術(shù)論壇上，以現(xiàn)場(chǎng)宣講的形式分享當(dāng)前中國(guó)電力電子市場(chǎng)最新的研發(fā)產(chǎn)品和解決方案。瑞能半導(dǎo)體應(yīng)用工程師張姍姍就帶來(lái)了《瑞能新一代軟恢復(fù)Gen5二極管介紹》的精彩演講。

瑞能半導(dǎo)體推出第五代軟恢復(fù)二極管Gen5 FRD，采用增強(qiáng)型的“摻鉑”工藝，最高結(jié)溫達(dá)175℃。在導(dǎo)通壓降VF和Qr之間得到很好的折中，著重優(yōu)化二極管反向恢復(fù)過(guò)程的性能，改善了二極管的軟特性，提升了二極管的軟恢復(fù)因子，降低反向恢復(fù)過(guò)程中的dir/dt，并減少二極管器件的振蕩和電壓應(yīng)力。從而幫助客戶(hù)簡(jiǎn)化系統(tǒng)EMI的設(shè)計(jì)。通過(guò)襯底摻雜濃度的優(yōu)化，極大的提高了二極管的雪崩承受能力（EAS），提高了魯棒性和可靠性。

PFC功率因數(shù)校正

PFC英文為“Power Factor Correction”，意思是“功率因數(shù)校正”，功率因數(shù)指的是有效功率與總耗電量（視在功率）之間的關(guān)系，也就是有效功率除以總耗電量（視在功率）的比值?；旧瞎β室驍?shù)（Power Factor，簡(jiǎn)稱(chēng)PF）可以衡量電力被有效利用的程度，當(dāng)功率因數(shù)值越大，代表其電力利用率越高。消耗的無(wú)功功率越小，電力公司需要提供的視在功率值也越小。

功率因數(shù)校正器的架構(gòu)

功率因數(shù)校正器的主要作用是讓電壓與電流的相位相同且使負(fù)載近似于電阻性，因此在電路設(shè)計(jì)上有很多種方法。其中依使用元件來(lái)分類(lèi)，可分為被動(dòng)式和主動(dòng)式功因修正器兩種。被動(dòng)式功因校正器在最好狀況下 PF 值也只能達(dá)到 70%，在嚴(yán)格的功因要求規(guī)范下并不適用。若要在全電壓范圍內(nèi)（90V~265Vac）且輕重載情況下都能達(dá)到 80%以上 PF 值，則主動(dòng)式功率因數(shù)校正器是必要的選擇。

二極管軟恢復(fù)

除了開(kāi)關(guān)損耗，所謂的軟恢復(fù)也是二極管一個(gè)比較有趣的概念，它代表了二極管的一種軟關(guān)斷特性，即二極管的反向恢復(fù)電流不是突然關(guān)斷的，也不會(huì)產(chǎn)生諧振。通常情況下，軟關(guān)斷特性由軟度因子RRSF（Reverse Recovery Softness Factor definition）來(lái)表示。瑞能半導(dǎo)體第五代軟恢復(fù)二極管Gen5 FRD，改善了二極管的軟特性，降低了反向恢復(fù)過(guò)程中的dir/dt，在低溫環(huán)境，小電流關(guān)斷亦保持很好的軟恢復(fù)特性。

Gen5 軟恢復(fù)二極管

如何實(shí)現(xiàn)更低的損耗，怎樣更好地平衡導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗，是所有半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)專(zhuān)家竭盡所能的追求。下圖給出了600V軟恢復(fù)Gen5 FRD在25℃的IF-VF特性。其中BYC30X-600PS為瑞能半導(dǎo)體第五代軟恢復(fù)二極管Gen5 FRD，圖中同時(shí)給出了競(jìng)品A和競(jìng)品B，C的導(dǎo)通壓降，在30A的電流條件下，競(jìng)品A，BYC30X-600PS和競(jìng)品B，C的導(dǎo)通壓降分別為1.67V，2.13V，1.77V，2.17V。BYC30X-600PS 和競(jìng)品A，B，C相比，導(dǎo)通壓降VF稍微略高于競(jìng)品，著重優(yōu)化二極管的軟恢復(fù)。

下圖給出了600V軟恢管Gen5 FRD在125℃下的反向恢復(fù)特性。和競(jìng)品B相比，BYC30X-600PS具有更好的反向恢復(fù)軟度。BYC30X-600PS和競(jìng)品A相比具有類(lèi)似的反向恢復(fù)軟度，但是其反向恢復(fù)的電荷更低。BYC30X-600PS具有更好的軟恢復(fù)特性，有助于降低電壓過(guò)充，減少高溫條件下反向恢復(fù)電流振蕩，簡(jiǎn)化系統(tǒng)EMI設(shè)計(jì)。

EAS測(cè)試

EAS 表示二極管單脈沖雪崩能力，是二極管的重要參數(shù)之一。BYC30X-600PS的雪崩能力大大增加。這主要得益于芯片技術(shù)的改進(jìn)，瑞能半導(dǎo)體第五代軟恢復(fù)二極管Gen5 FRD，通過(guò)襯底摻雜濃度的優(yōu)化，極大的提高了二極管抗雪崩沖擊能力，增加BYC30X-600PS的可靠性和魯棒性。

效率測(cè)試

我們搭建了一個(gè)Boost測(cè)試平臺(tái)，輸出功率為2000W，輸入電壓200VDC 輸出電壓 （VOUT） 為400VDC，開(kāi)關(guān)頻率F=40KHz，測(cè)試是在25 ℃環(huán)境溫度。下圖給出了Boost 在40KHz開(kāi)關(guān)頻率下?lián)p耗和效率對(duì)比。

在效率測(cè)試中，開(kāi)關(guān)管采用IGBT，對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率為40KHz，在對(duì)比測(cè)試中，除了更換測(cè)試用的快恢管，其他的條件均不變。我們測(cè)試了從800W，到2000W的輸出功率下的系統(tǒng)效率以及系統(tǒng)損耗。從上圖可以看出，和競(jìng)品A，B，C相比，瑞能半導(dǎo)體的Gen5 FRD，BYC30X-600PS可以達(dá)到和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可以比擬的效率97.8%，損耗也和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手水平相當(dāng)。除此之外，Gen5 FRD二極管，在反向恢復(fù)的高柔軟度上有突出的表現(xiàn)。

瑞能Gen5 FRD軟恢復(fù)二極管器件

基于前面的討論，瑞能最新一代軟恢復(fù)Gen5 FRD二極管，在反向恢復(fù)的高柔軟度上有突出的表現(xiàn)，有助于降低電壓過(guò)充，減少高溫條件下反向恢復(fù)電流振蕩，簡(jiǎn)化系統(tǒng)EMI設(shè)計(jì)。在通態(tài)壓降Vf和反向恢復(fù)Qr之間達(dá)到很好的折衷。通過(guò)設(shè)計(jì)和壽命控制的優(yōu)化，軟恢復(fù)管具有175℃的最大節(jié)溫；采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TO220封裝，這種類(lèi)型是許多中小功率應(yīng)用的首選，因?yàn)槠潇`活性，分立器件僅有一個(gè)Diode組成，使得可以構(gòu)建任何類(lèi)型的變流器拓?fù)?。由于封裝簡(jiǎn)單和大批量生產(chǎn)，所有產(chǎn)品均按照瑞能半導(dǎo)體高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，滿(mǎn)足工業(yè)應(yīng)用要求，特別適合汽車(chē)充電樁，空調(diào)或電源等應(yīng)用。

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