Kako lahko diode optimizirajo učinkovitost pretvorbe moči v potrošniški elektroniki?

1, Izziv učinkovitosti pretvorbe moči in vloga diod
Na področju potrošniške elektronike je učinkovitost pretvorbe moči eden ključnih kazalnikov za merjenje zmogljivosti naprave. Z naraščajočo zapletenostjo prenosne funkcije naprav, od pametnih telefonov do konzolov igre so bile za upravljanje električne energije predvidene večje zahteve: manjša velikost, večja izhodna moč in daljša življenjska doba baterije. Vendar pa obstaja veliko ozkih grl v tradicionalnih vezjih za pretvorbo električne energije, med katerimi imajo značilnosti diod odločilno vpliv na splošno učinkovitost.
Diode v glavnem izvajajo funkcije rektifikacije, prostega vodnega kolesa in vpenjanja pri pretvorbi moči. Kot primer jemljete polnilnik pametnih telefonov, je treba izmenično napajanje pretvoriti v DC moč prek usmerniškega vezja, vendar je padec napetosti naprej (VF) tradicionalnih silicijevih diod do 0,7 V, kar ima za posledico izgube prevodnosti 10% - 15% celotne porabe energije. Poleg tega lahko v DC-DC pretvorniki dolg čas obnovitve (TRR) diode povzroči napetostne konice, kar še poveča izgube.
2, temeljna tehnološka pot za optimizacijo učinkovitosti diode
Kot odgovor na zgornje bolečinske točke inženirji spodbujajo razvoj diod v smeri visoke učinkovitosti z materialnimi inovacijami, izboljšanjem procesov in oblikovanjem vezja
Tehnologija znižanja tlaka v nizkem naprej
Schottky Diode: uporablja kovinski polprevodniški stik namesto PN Junction za zmanjšanje VF na 0,2-0,4V. Po uporabi diod Schottky v shemi hitrega polnjenja so se izgube popravljanja zmanjšale za 60%, učinkovitost pa se je povečala z 82% na 88%.
Super pregradni usmernik (SBR): Združevanje tehnologije MOS z globokim oblikovanjem jarkov, hkrati pa ohranjanje nizkega VF, se tok puščanja (IR) zmanjša za 90% v primerjavi s tradicionalnim Schottkyjem. Pri 85 stopinjah je tok SBR puščanje le 1,7 μ A, medtem ko enaka vrsta Schottkyja doseže 18 μ A.
Tehnologija hitrega povratnega obnovitve
Dioda hitrega okrevanja (FRD): Z optimizacijo dopinške koncentracije in konstrukcijske zasnove se TRR skrajša na 30N. V visoki - frekvenčni preklopni napajalniki (na primer adapterji za prenosni računalnik) FRD zmanjša izgube obratnega okrevanja za 75%.
Dioda iz silicijevega karbida (SIC): z uporabo širokih polprevodniških značilnosti pasu, podpiranje delovne frekvence na ravni MHz in povratni naboj obnavljanja (QRR) blizu nič. Učinkovitost določene sheme diode SIC je 3% višja od učinkovitosti sheme na osnovi silicija - pri stikalni frekvenci 400kHz.
Inovacije toplotnega upravljanja in embalaže
Optimizacija odvajanja toplote: Embalaža TO-220 v kombinaciji z bakrenim substratom zmanjša toplotno odpornost za 40%. Ko je modul moči določene igralne konzole v celoti naložen, temperatura diodnega stika pade z 125 stopinj na 85 stopinj, kar izboljša stabilnost.
Integrirana zasnova: Kombiniranje diod in MOSFET v napajalni modul zmanjšuje parazitsko induktivnost za 50%, zmanjša preklopni hrup in poveča učinkovitost za 1,5%.
3, tipični primeri aplikacij v potrošniški elektroniki
Tehnologija za hitro polnjenje pametnega telefona
Primer: polnilnik z nitridom s 65 W sprejme integrirano rešitev SBR diode in GAN tranzistorja.
učinek:
Učinkovitost se je v silicijevi raztopini povečala z 85% na 92,5%;
Povišanje temperature se zniža za 5 stopinj, prostornina pa se zmanjša za 30%;
Podpira protokol PD3.1 in doseže 60% polnjenja v 15 minutah.
Adapter za prenosnik
Primer: Visokofrekvenčna DC - DC pretvornik z uporabo SIC diod (delovna frekvenca 500KHz).
učinek:
Učinkovitost doseže 95%, kar je 4% večje od tradicionalnih rešitev;
Velikost magnetne komponente se je zmanjšala za 40%, debelina adapterja pa se zmanjša na 12 mm;
NO - poraba energije obremenitve je manjša od 50 MW, kar ustreza standardu Energy Star.
Poenašnji sistem igralne konzole
Primer: Napajanje PS5 sprejme več - fazne VRM zasnove z nizkimi vf Schottky diodami.
učinek:
Učinkovitost napajanja CPU/GPU doseže 94%;
Hitrost prehodnega odziva se poveča za trikrat in podpira dinamično preklop moči;
Skupna količina napajanja se je zmanjšala za 25%.
https://www.trrsemimicn.com/diode/smd {2 {2} }diode/bas19-bas20.html