瑞能新一代软恢复Gen5二极管介绍

PCIM Asia—国际电力元件、可再生能源管理展览会开幕。一直以来，PCIM Asia都是国内外知名器件厂商发布新品及最新技术的首选平台。在PCIM Asia上，瑞能半导体应用工程师张姗姗（Ella Zhang）就受邀在电力电子应用技术论坛上做了精彩的内容分享。

作为PCIM Asia的主题论坛，受邀的精英级应用工程师在电力电子应用技术论坛上，以现场宣讲的形式分享当前中国电力电子市场最新的研发产品和解决方案。瑞能半导体应用工程师张姗姗就带来了《瑞能新一代软恢复Gen5二极管介绍》的精彩演讲。

瑞能半导体推出第五代软恢复二极管Gen5 FRD，采用增强型的“掺铂”工艺，最高结温达175℃。在导通压降VF和Qr之间得到很好的折中，着重优化二极管反向恢复过程的性能，改善了二极管的软特性，提升了二极管的软恢复因子，降低反向恢复过程中的dir/dt，并减少二极管器件的振荡和电压应力。从而帮助客户简化系统EMI的设计。通过衬底掺杂浓度的优化，极大的提高了二极管的雪崩承受能力（EAS），提高了鲁棒性和可靠性。

PFC功率因数校正

PFC英文为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值。基本上功率因数（Power Factor，简称PF）可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。消耗的无功功率越小，电力公司需要提供的视在功率值也越小。

功率因数校正器的架构

功率因数校正器的主要作用是让电压与电流的相位相同且使负载近似于电阻性，因此在电路设计上有很多种方法。其中依使用元件来分类，可分为被动式和主动式功因修正器两种。被动式功因校正器在最好状况下 PF 值也只能达到 70%，在严格的功因要求规范下并不适用。若要在全电压范围内（90V~265Vac）且轻重载情况下都能达到 80%以上 PF 值，则主动式功率因数校正器是必要的选择。

二极管软恢复

除了开关损耗，所谓的软恢复也是二极管一个比较有趣的概念，它代表了二极管的一种软关断特性，即二极管的反向恢复电流不是突然关断的，也不会产生谐振。通常情况下，软关断特性由软度因子RRSF（Reverse Recovery Softness Factor definition）来表示。瑞能半导体第五代软恢复二极管Gen5 FRD，改善了二极管的软特性，降低了反向恢复过程中的dir/dt，在低温环境，小电流关断亦保持很好的软恢复特性。

Gen5 软恢复二极管

如何实现更低的损耗，怎样更好地平衡导通损耗和开关损耗，是所有半导体芯片设计专家竭尽所能的追求。下图给出了600V软恢复Gen5 FRD在25℃的IF-VF特性。其中BYC30X-600PS为瑞能半导体第五代软恢复二极管Gen5 FRD，图中同时给出了竞品A和竞品B，C的导通压降，在30A的电流条件下，竞品A，BYC30X-600PS和竞品B，C的导通压降分别为1.67V，2.13V，1.77V，2.17V。BYC30X-600PS 和竞品A，B，C相比，导通压降VF稍微略高于竞品，着重优化二极管的软恢复。

下图给出了600V软恢管Gen5 FRD在125℃下的反向恢复特性。和竞品B相比，BYC30X-600PS具有更好的反向恢复软度。BYC30X-600PS和竞品A相比具有类似的反向恢复软度，但是其反向恢复的电荷更低。BYC30X-600PS具有更好的软恢复特性，有助于降低电压过充，减少高温条件下反向恢复电流振荡，简化系统EMI设计。

EAS测试

EAS 表示二极管单脉冲雪崩能力，是二极管的重要参数之一。BYC30X-600PS的雪崩能力大大增加。这主要得益于芯片技术的改进，瑞能半导体第五代软恢复二极管Gen5 FRD，通过衬底掺杂浓度的优化，极大的提高了二极管抗雪崩冲击能力，增加BYC30X-600PS的可靠性和鲁棒性。

效率测试

我们搭建了一个Boost测试平台，输出功率为2000W，输入电压200VDC 输出电压 （VOUT） 为400VDC，开关频率F=40KHz，测试是在25 ℃环境温度。下图给出了Boost 在40KHz开关频率下损耗和效率对比。

在效率测试中，开关管采用IGBT，对应的开关频率为40KHz，在对比测试中，除了更换测试用的快恢管，其他的条件均不变。我们测试了从800W，到2000W的输出功率下的系统效率以及系统损耗。从上图可以看出，和竞品A，B，C相比，瑞能半导体的Gen5 FRD，BYC30X-600PS可以达到和竞争对手可以比拟的效率97.8%，损耗也和竞争对手水平相当。除此之外，Gen5 FRD二极管，在反向恢复的高柔软度上有突出的表现。

瑞能Gen5 FRD软恢复二极管器件

基于前面的讨论，瑞能最新一代软恢复Gen5 FRD二极管，在反向恢复的高柔软度上有突出的表现，有助于降低电压过充，减少高温条件下反向恢复电流振荡，简化系统EMI设计。在通态压降Vf和反向恢复Qr之间达到很好的折衷。通过设计和寿命控制的优化，软恢复管具有175℃的最大节温；采用行业标准TO220封装，这种类型是许多中小功率应用的首选，因为其灵活性，分立器件仅有一个Diode组成，使得可以构建任何类型的变流器拓扑。由于封装简单和大批量生产，所有产品均按照瑞能半导体高品质标准进行测试，满足工业应用要求，特别适合汽车充电桩，空调或电源等应用。

能源能半恢复分享

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