中心論點：

• 如何提高輕負載和高頻率DC-DC轉換效率
• 將肖特基二極管與MOSFET集成在一起的兩個優點
• 體二極管和肖特基二極管之間電流分布的分析

為了幫助提高較輕負載和較高開關頻率的DC-DC轉換效率


，可以在MOSFET芯(xin)片(pian)上(shang)采(cai)用(yong)一(yi)個(ge)封(feng)裝(zhuang)的(de)形(xing)式(shi)集(ji)成(cheng)一(yi)個(ge)肖(xiao)特(te)基(ji)二(er)極(ji)管(guan)
，以(yi)減(jian)少(shao)由(you)降(jiang)壓(ya)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)電(dian)路(lu)的(de)低(di)端(duan)開(kai)關(guan)引(yin)起(qi)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)。此(ci)外(wai)
，將(jiang)兩(liang)個(ge)元(yuan)件(jian)集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)個(ge)單(dan)片(pian)芯(xin)片(pian)中(zhong)還(hai)有(you)助(zhu)於(yu)降(jiang)低(di)MOSFET的rDS（on） 額定值並節省電路板空間。負載點（POL）、DC-DC轉換和穩壓模塊已廣泛應用於計算機和固定電信市場的功率管理應用，推動著能夠提高效率的高性能MOSFET的需求不斷增長。

實shi現xian這zhe一yi目mu標biao的de一yi種zhong特te別bie有you益yi的de方fang法fa是shi提ti高gao輕qing電dian流liu負fu載zai效xiao率lv。這zhe一yi點dian非fei常chang重zhong要yao
，因yin為wei大da多duo數shu服fu務wu器qi和he筆bi記ji本ben電dian腦nao在zai大da多duo數shu時shi間jian都dou不bu是shi在zai最zui大da負fu載zai條tiao件jian下xia運yun行xing。這zhe意yi味wei著zheCPU的需求通常很低，而耗用的電流要比係統能夠處理的最大IOUT 低得多。在服務器係統中，最大電流水平可能超過120 A，但是在正常運行期間，耗用電流可下降到20 A至40 A的de範fan圍wei。對dui於yu一yi台tai或huo兩liang台tai服fu務wu器qi來lai說shuo，這zhe種zhong低di效xiao能neng運yun行xing可ke能neng對dui用yong戶hu的de用yong電dian賬zhang單dan沒mei有you什shen麼me影ying響xiang，但dan是shi如ru果guo把ba一yi家jia大da型xing公gong司si或huo者zhe是shi一yi個ge服fu務wu器qi機ji房fang內nei的de所suo有you服fu務wu器qi都dou加jia在zai一yi起qi，影ying響xiang就jiu非fei常chang大da了le。隨sui著zhe能neng源yuan成cheng本ben的de提ti升sheng
，可ke以yi利li用yong更geng有you效xiao的deMOSFET來降低功耗

，這比以往任何時候都引起人們更大的關注。

有助於提高效率的第二個機會是考慮頻率在500 kHz及以上的功率損耗。由於POL轉換器的尺寸已經減小，而且隨著超便攜個人電腦（UMPC）更廣泛的采用
，增加開關頻率將作為最大限度地減少電源轉換電路尺寸的一種策略。但是，如果像MOSFET這樣的DC-DC元件沒有進行優化

，在較高的頻率下就可能出現效率水平的顯著下降。專門用來處理250 kHz典型母板頻率的MOSFET可能不太適用於這類POL應用。因此，根據提高的頻率降低整個負載範圍的功耗已變得比以往任何時候都更加重要。

改善設備性能

將肖特基二極管與MOSFET集成在一起來改善設備性能有兩個主要優點。與MOSFET增加體二極管的方法相比，隨著肖特基二極管的增加，第一個性能改善來自於總反向恢複電荷（QRR）的減少。當一個降壓式轉換器電路中的高端MOSFET導通時
，反向恢複電流從輸入源（VIN）流經高端MOSFET
，然後流經低端MOSFET體二極管和集成的肖特基二極管。來自這個事件的低端MOSFET的功率損耗是由VIN  QRR  fSW 決定的。因此，QRR 的減少與功耗的降低有關，該功耗與開關頻率的增加成正比。

第二，肖特基二極管兩端的正向壓降（VF）要比MOSFET內的體二極管兩端的壓降低很多。集成了肖特基二極管的該器件的典型正向電壓是0.44 V，而標準MOSFET的正向電壓為0.72 V，這相當於下降了38 %。在降壓式轉換器應用的MOSFET死區時間內（該時間間隔出現在MOSFET斷開而主要部分電感電流通過肖特基而不是MOSFET的體二極管導通時）斷開時，這將導致實際上更低的功耗（P = VI）。

體二極管和肖特基二極管之間電流分布的分析

在低電流操作期間，肖特基二極管能夠處理係統中的全部電感電流，從而防止MOSFETdetierjiguandaotong。yinci，youyushiyongtierjiguanerbuhuichuxianfanxianghuifusunshi，erxiaotejidefanxianghuifudianhelilunshangweiling，keyishixianzuixiaodesunhao。zaidadianliucaozuoqijian
，xiaotejikeyichulidabufendiangandianliu，danshiwufachuliquanbudiangandianliu。tabunengchulichuanguoMOSFET的體二極管的部分電流。這就是集成的器件的QRR 額定值不是為零的原因。

下麵的兩條曲線說明了發生在TJ=25 ℃時的一個例子。圖1是標準溝道MOSFET體二極管的VF 特性

，3 A條件下的VF 為0.72 V。圖2是集成了肖特基的MOSFET是VF 特性
，3 A條件下的VF 為0.49 V，它來自於肖特基的VF。這就是我們看到的在輕負載時的效率提高的原因。不過，一旦電流增加到10 A，VF 就變成了0.72 V，它類似於正在導通的MOSFET體二極管。在10 A條件下
，我們可以估計出

，通過肖特基的電流大約為7 A
，而通過體二極管的電流大約為3 A。所以在重負載條件下，隻要大部分電流通過肖特基二極管，效率水平就可以提高。

圖1. 標準溝道MOSFET的VF 特性。

圖2. 集成了肖特基二極管的MOSFET的VF 特性。

改善應用性能

我們來看看一個采用SI4642DY SkyFET的簡單降壓式轉換器應用對效率的貢獻。該器件是一個集成了用作低端開關的肖特基二極管的30 V MOSFET。其VIN 為19 V，VOUT 為1.3 V
，它類似於標準筆記本電腦的電源拓撲結構，是一種用來評估低端開關性能的標準高端MOSFET。在這個評估中，使用了一個高端MOSFET和兩個低端MOSFET。兩個器件上加了4.5 V的柵極驅動電壓。與行業標準溝道MOSFET相比
，集成的器件在輕負載條件下的效率超過了前者。這種改善可以將開關頻率從300 KHz增加到550 KHz。在300 KHz條件下
，輕負載的改善大約為2 %，而在550 KHz條件下約為4 %。兩個MOSFET的rDS（on） 額定值類似。

因此，SI4642DY SkyFET技術利用了在MOSFET芯片上集成肖特基二極管的優勢，平衡了MOSFET本征體二極管的局限性。其最終結果是降低了服務器
、筆記本和電壓調節模塊（VRM）等係統的功耗。

圖3. 300 KHz條件下SI4642DY SkyFET的效率曲線。

圖4. 550 KHz條件下SI4642DY SkyFET的效率曲線。

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、光隔離器、功率器件在工業電源、機車電源係統、電機控製
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講座主題：
1）電容器在工業電源係統中的應用：主要探討電容在工業電源
、太陽能發電
、機車電源等一些領域上的應用與選型。
2）新能源技術中電阻及電感的應用和選擇：新能源技術對電阻等元器件的要求；新能源技術中電流檢測的解決方案；厚膜功率電阻在變頻器中的應用；模塊電源中功率電感的選擇和應用。
3）光隔離器及在電機控製，逆變器和隔離電源中的應用：探討光隔離器在電機控製、機車電源、太陽能/風力發電係統中的應用。
4）二極管在新能源領域以及節能設計中的應用：太陽能應用對旁路二極管，阻塞二極管
，升壓二極管的技術要求；節能設計中,威世TMBS肖特基產品和平麵肖特基產品的比較。

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