更高效率PFC电路二极管选择方案

海飞乐技术

在功率因数校正（PFC）电路中，600V升压二极管是关键元件，特别是工作在连续模式和苛刻开关条件下的PFC更是这样。在每一个开关周期，二极管的恢复电流流经MOS晶体管，这导致开关中高的“开关通导”功率损耗。对于这种应用，需要最快的600V二极管。为了提高PFC的效率，通常的方法是把三个200V外延恢复二极管串联起来。这必须增加一个平衡网络（每一个二极管并联一个电容和一个电阻），以确保每一个二极管工作在其额定电压内。
海飞乐技术提供一个新颖的解决方案：两个300V二极管串联在一起封装在绝缘的TO-220封装中构成600V（内绝缘快恢复二极管）。这种硅器件是一种超高速二极管，在绝大多数情况下可以对平衡网络加以抑制。
与普通二极管的比较
工作在连续模式和苛刻开关条件下的PFC当晶体管导通时二极管中的电流减少很快（几百安培/微秒）。在此有两种功耗：
1.在二极管中的导电和开关功耗；
2.由于二极管的反向恢复电流引起的在晶体管中的功耗。
开关功耗的主要部分是在MOS晶体管中；用600V（内绝缘快恢复二极管）的总功耗比用普通600V二极管要低，这是由于二极管的小恢复电流所致。
600V（内绝缘快恢复二极管）和普通600V二极管之间的选择主要取决于下面的参数：1.开关频率Fs;2.最小和最大电源电压Vmains;3.二极管的工作结温Tj。开关频率Fs的影响，开关频率越高，内绝缘快恢复二极管比普通的600V二极管更优越。电源电压Vmains的影响：普通600V二极管和内绝缘快恢复二极管之间功耗差（DeltaP）与电源电压的关系，PFC处在条件：Pout=330W，Fs=110kHz，dI/dt=165A/μs，Tj=125℃。在最低的电压时，内绝缘快恢复二极管最好。这是由于当晶体管导通时较高的电流所致。内绝缘快恢复二极管对于工作在110V电源电压下的PFC是更适宜的。
结论：600V 内绝缘快恢复二极管是现在市场上最快的硅600V二极管。本文的分析表明内绝缘快恢复二极管与普通二极管的性能关系依赖于PFC电路的应用参数。内绝缘快恢复二极管最适合对于低输入电压（110V）、高结温和高开关频率。可靠性测试表明，在传统的PFC设计中采用内绝缘快恢复二极管时不需要平衡网络。