產(chǎn)品品牌：安森美Onsemi 產(chǎn)品型號：MBRP500100CT 電流容量：大功率 頻率類型：高頻 封裝形式：其它 類別：其它 結(jié)構(gòu)：面接觸型 材料：其它 本公司供應(yīng)安森美OnsemiMBRP500100CT快恢復(fù)二極管質(zhì)量保證，歡迎咨詢洽談。 大功率肖特基模塊在高頻電鍍電源的應(yīng)用 關(guān)鍵詞：大功率肖特基 高頻電源電鍍電源 快恢復(fù)二極管： MBRP600100CT 600A 100V MBRP500100CT 500A 100V MBRP400100CT 400A 100V MBRP300100CT 300A 100V MBRP300200CT 300A 200V MBRP400200CT 400A 200V 肖特基二極管： MBR300100CT 300A 100V MBR400100CT 400A 100V MBRP500100CT 500A 100V MBRP600100CT 600A 100V 摘要：本文述說了國產(chǎn)大功率肖特基模塊最近的進(jìn)展、應(yīng)用于高頻電鍍電源的前景和應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)注意的諸多問題以及解決問題的方法。 近年來，國產(chǎn)大功率肖特基模塊已經(jīng)做到額定電流600A(每管300A)，反向電壓250V的水平。其中600A/50-200V的大功率蕭特基模塊已經(jīng)量產(chǎn)，其主要指標(biāo)已經(jīng)優(yōu)于進(jìn)口同類產(chǎn)品，而價(jià)格卻比進(jìn)口同類產(chǎn)品低三分之一。 由于大功率蕭特基模塊的正向壓降比大功率硅快恢復(fù)模塊要低許多，故前者比后者在以低輸出電壓為特點(diǎn)的高頻電鍍電源來說，它的功率消耗會大幅度減少。（按較好水平來對比兩者的額定電流時(shí)的正向壓降，大功率蕭特基模塊約0.75V，而大功率硅快恢復(fù)模塊要達(dá)0.96V）。很明顯快恢復(fù)模塊要比蕭特基模塊多消耗28%的電能，這在輸出負(fù)載電壓6-8V的電鍍電源來說，就這一點(diǎn)效率就能提高3-5%之多，這僅僅是其一。 其二，快恢復(fù)模塊在高頻開關(guān)時(shí)半導(dǎo)體P-N結(jié)存在恢復(fù)時(shí)間，且結(jié)溫越高恢復(fù)時(shí)間越大，工作電流越大恢復(fù)時(shí)間也越大。在恢復(fù)時(shí)間內(nèi)，模塊流過的電流還未降下來以前又同時(shí)加上反向電壓，因此此時(shí)功耗很大。這就限制了快恢復(fù)模塊在更高頻率的應(yīng)用。雖然可以對流過的電流稍加移相來減少恢復(fù)時(shí)間內(nèi)的電壓電流交疊來減低開關(guān)功耗，但僅能改善而本質(zhì)不變。要求快恢復(fù)模塊的恢復(fù)時(shí)間更短也是不切合實(shí)際的，恢復(fù)時(shí)間越短其正向壓降越大，結(jié)果還是功耗增大。似乎，路走到頭了。 相比之下，蕭特基模塊是屬于多數(shù)載流子器件，它本質(zhì)上在高頻開關(guān)時(shí)半導(dǎo)體-金屬結(jié)不存在恢復(fù)時(shí)間，因此它可用于很高的頻率。眾所周知，高頻電鍍電源使用更高頻率以后可以進(jìn)一步降低成本、減少體積，提高用電效率，使產(chǎn)品提高了競爭力。因此迎來了柳暗花明。 由于大功率蕭特基模塊的正向壓降的離散性比快恢復(fù)模塊要少，它的應(yīng)用還減低了正向壓降匹配的工作量。 實(shí)踐證明，高頻電鍍電源使用大功率蕭特基模塊后（其它條件不變），其模塊表面溫升可減低14-22度。電源效率提高8%以上。 目前高頻電鍍電源的輸出電流基本上在幾千安到十萬安，因而使用了大量的大功率模塊并聯(lián)，因此，要解決以下的實(shí)際問題： A：同一高頻電鍍電源使用的模塊，其正向壓降的離散性要嚴(yán)格控制。實(shí)踐證明，600A的雙管模塊在每管通過300A時(shí)其動態(tài)內(nèi)阻約0.4毫歐上下，也就是說，正向壓降相差20毫伏就會使通過的電流相差50A之多，其消耗的功率亦相差很多。為了高頻電鍍電源的產(chǎn)品質(zhì)量和兼顧成本，將正向壓降分組到相差15毫伏以內(nèi)是明智的選擇。為了取得測試的重復(fù)性，不但測試儀器性能要好，還要求測試環(huán)境恒溫，因?yàn)闇囟让孔兓?度就會導(dǎo)致正向電壓變1.5-2毫伏。 測試儀器的性能除測試的重復(fù)性外，測試脈沖寬度也極為重要，有的廠家測試脈沖寬度達(dá)10ms，一邊測試一邊在升溫，就不能保持測試的重復(fù)性。 B：雙管模塊在兩臂正向壓降相差較大時(shí)還有更為嚴(yán)重的后果；現(xiàn)在的高頻電鍍電源的功率越來越大，磁芯已經(jīng)基本上使用了非晶芯，但非晶芯很容易因?yàn)榇渭墐蓚?cè)輸出電流的不平衡而偏磁，導(dǎo)致磁場飽和，這一來初級的IGBT模塊極易擊穿燒毀。為了IGBT模塊的安全，就要求兩臂正向電壓差要小。 要大批量使用大功率蕭特基模塊，不但要測試正向電壓且分組使用，還應(yīng)考察供貨方對封裝在同一管內(nèi)的芯片的正向壓降的平衡性，現(xiàn)時(shí)大功率蕭特基模塊基本上是2-4個管芯并聯(lián)成一管，如哪一個管芯正向壓降最低，就流過最多的電流，為整機(jī)的損壞打了埋伏。 前面提到了動態(tài)內(nèi)阻；在測試正向壓降時(shí)，要順便測試一下動態(tài)內(nèi)阻，將動態(tài)內(nèi)阻過大的模塊剔除。因?yàn)閯討B(tài)內(nèi)阻過大往往是管芯表面硅-金屬歐姆接觸不良，這類模塊壽命很短。另外，動態(tài)內(nèi)阻小后，抗正向浪涌能力也大。 降額使用：在動態(tài)內(nèi)阻、正向壓降配合不是很好時(shí)，只能將模塊電流降額使用，一般降額到60%。當(dāng)動態(tài)內(nèi)阻、正向壓降配合較好時(shí)，降額到80%即可。所以動態(tài)內(nèi)阻、正向壓降配合較好可以節(jié)省整機(jī)成本。 反向電壓：選模塊反向電壓為變壓器次級峰壓的3-4倍已經(jīng)足夠，如選得太高其正向壓降也高，容易發(fā)熱，價(jià)格也高。反而得不償失。 C：在最高使用結(jié)溫下加正弦半波的反向電壓到額定值，剔除波形曲線弧形上翹過大和波形曲線破碎者。因?yàn)椴ㄐ吻€破碎者是有裂片或反向異常，曲線弧形上翹過大代表即將擊穿。 D：大功率蕭特基模塊由于自身開關(guān)特性好，開關(guān)過程中易產(chǎn)生高頻振蕩。產(chǎn)生的高頻振蕩附加在輸出電壓中，會使模塊自身耐電壓余量降低，還干擾周圍的線路而觸發(fā)誤動作等一系列事故。解決問題的方法是將合適容量的高頻無感電容就近焊接在大功率蕭特基模塊上，引線越短越好。 E：大功率蕭特基模塊的散熱要求亦很高，因?yàn)楣苄镜木薮蟀l(fā)熱要容易地傳導(dǎo)到散熱器上。所以從管芯-內(nèi)鉬片-模塊銅底座-散熱片-環(huán)境(空氣或冷卻水)的穩(wěn)態(tài)熱阻的降低都很重要。其中模塊銅底座-散熱片-環(huán)境(空氣或冷卻水)的穩(wěn)態(tài)熱阻靠整機(jī)廠和用戶來解決。模塊銅底座-散熱片間盡量不用絕緣片，還須涂抹盡量薄的含導(dǎo)熱微粉的涂料。散熱片和環(huán)境(空氣或冷卻水)的接觸面應(yīng)盡量大，散熱片材料應(yīng)當(dāng)是為導(dǎo)熱特別設(shè)計(jì)的，具有高導(dǎo)熱的能力。 對于管芯-內(nèi)鉬片-模塊銅底座的熱阻是靠模塊的生產(chǎn)廠家解決的。因而要大批量使用大功率蕭特基模塊，還需考察模塊的生產(chǎn)廠家的工藝；要求管芯-內(nèi)鉬片和內(nèi)鉬片-模塊銅底座的焊錫材料盡量薄，以減低穩(wěn)態(tài)熱阻。有自動焊接條件的生產(chǎn)廠家，模塊的穩(wěn)態(tài)熱阻更能保證低而且一致。另外；含銀的焊錫材料其穩(wěn)態(tài)熱阻可進(jìn)一步降低。 有條件時(shí)，應(yīng)該將模塊樣品送專門機(jī)構(gòu)檢測一下穩(wěn)態(tài)熱阻。 近十多年來，國內(nèi)外均開發(fā)了銅-陶瓷-銅復(fù)合材料來代替內(nèi)鉬片和銅底座，它的突出優(yōu)點(diǎn)是膨漲系數(shù)接近硅，因而可省去內(nèi)鉬片。由于材料很薄，其穩(wěn)態(tài)熱阻又比銅底座低，還減少了一層焊接層熱阻，因此總熱阻更低。該復(fù)合材料在大功率模塊中的應(yīng)用因而