Компания International Rectifier представила новую линейку диодов Шоттки на 15 и 20 В для серво- и телеком приложений, которые предназначены для выпрямления во вторичных цепях ВЧ преобразователей, в том числе и OR-цепях с малым прямым падением напряжения.
Значение прямого падения напряжения новых диодов IR на 25% ниже существующих индустриальных аналогов, кроме того на 14% снижен параметр обратного тока утечки, что позволит разработчикам достигнуть максимальной эффективности всей системы и снизить потери мощности.
Диод 80CPTN015 (корпус TO-247) выполнен по канавочной технологии, имеет рабочее напряжение 15 В и позволяет выдерживать высокую температуру перехода до 150°С. По сравнению с аналогичными индустриальными стандартами, диод Шоттки 80CPTN015 IR имеет на 12% меньшее прямое падение напряжения и на 68% меньший обратный ток утечки. Максимальное прямое падение напряжения составляет 340 мВ при нагрузке 40 А (125°С). Это на 10% сокращает мощность рассеяния и позволяет считать диод 80CPTN015 лучшим выбором для выпрямления цепей с выходным напряжением 5 В в приложениях, где эффективность является критическим моментом.
Диод 80CPT015 имеет номинальные параметры 15 В/80 А, также выполнен на основе канавочной технологии, значение прямого падения напряжения составляет 270 мВ при температуре 125°С. Благодаря сверхнизкому прямому падению напряжения диод идеально подходит для применения в ВЧ преобразователях и источниках питания с выходным напряжением 1.5 В. Диод в корпусе TO-247 имеет на 20% улучшенную характеристику прямого падения напряжения и на 14% меньший обратный ток утечки по сравнению с типичными диодами Шоттки. Благодаря этому диод 80CPT015 является лучшим решением для выпрямления ORing цепей, а также для цепей с выходным напряжением
до 12 В.
Диоды 60CTT015 и 60CTTN015 выполнены в корпусе ТО-220 и нормированы на 15 В, типичное прямое падение напряжения составляет 0.28 В при нагрузке 30 А и 0.33 В при токе 60 А. 60CTT015 является ORing диодом Шоттки и предназначен для приложений, где требуется малое значение прямого падения напряжения. Минимальный обратный ток утечки 60CTTN015 диода – 250 мА (125°С) позволяет использовать его в приложениях с температурным переходом вплоть до 150°С.
Диод 80CNT020 выполнен в корпусе D61, нормирован на входное напряжение 20 В, падение напряжения составляет 240 мВ при 125°С, что на 25% ниже индустриальных стандартов. Диод предназначен для высокоточных ORing приложений с выходом до 15 В.
Диапазон рабочих температур: -55…+125°С
Дата: 14.06.2018 // 0 Комментариев
Для самодельных схем, радиолюбители частенько применяют выпрямительные мосты на диодах Шоттки. Использование диодов Шоттки в мостах обусловлено низким падением напряжения на диоде, что влечет за собой меньшие потери на мосту и снижает его нагрев. Большинство диодов Шоттки выпускаются сдвоенными, в корпусах с общим катодом, и сборка моста из такого диода вводит новичка в тупик. Сегодня мы рассмотрим, какими способами можно собрать диодный мост из диодов Шоттки.
Диодный мост из четырех диодов Шоттки
Самый простой способ собрать мост на диодах Шоттки – соединить аноды диодной сборки и получить со сдвоенного диода обычный. Такой вариант позволит использовать по полной оба диода каждой диодной сборки.
Диодный мост из трех диодов Шоттки
Подбирая диоды Шоттки для моста, нужно учитывать, что производители указывают максимальный ток диодной сборки, а не каждого диода, который в нее входит. Например, диодная сборка MBR20100CT рассчитана на ток 20А, то каждый из двух диодов рассчитан на 10А. Если параметры используемых диодных сборок позволяют, можно немного сэкономить и построить диодный мост всего из трех диодов Шоттки.
Диодный мост из двух диодов Шоттки
Построить диодный мост из двух диодов Шоттки с общим катодом – НЕВОЗМОЖНО. Необходимо иметь в наличии диод с общим катодом и с общим анодом. Купить диоды Шоттки с общим анодом крайне тяжело, они очень редко встречаются в продаже. Если все же получилось их приобрести, схема моста будет выглядеть вот так.
Диоды на основе перехода «металл-полупроводник», описанные теоретически Вальтером Шоттки в 1930-е годы, сегодня применяют там, где необходимы их эффективные электрические параметры, такие как малое падение напряжения на переходе (VF) и быстрое переключение (tRR).
Но за эти преимущества приходится платить. Основной недостаток диодов Шоттки связан с относительно высоким током утечки. Ток утечки, обозначаемый в иностранных источниках как ‘IR’ (ток в обратном направлении), обычно измеряется в микроамперах (10 -6 А) для небольших диодов Шоттки и может достигать нескольких миллиампер (10 -3 А) для более мощных диодов. По сравнению с диодами Шоттки у обладающих малой утечкой диодов с p-n переходом («полупроводник – полупроводник») этот параметр находится в диапазоне наноампер (10 -9 А), а более мощные диоды имеют ток утечки в несколько микроампер.
В устройствах с батарейным питанием, таких как смартфоны, планшеты и смарт-часы, этот недостаток диодов Шоттки сокращает срок работы от аккумуляторной батареи. Для решения проблемы использовались транзисторы на основе эффекта Шоттки – с таким же низким прямым напряжением на переходе, но с меньшим током утечки. В отдельных случаях такой подход был успешным, но приходилось жертвовать другим важным параметром диодов Шоттки – быстрым временем переключения. Возникали дополнительные сложности и в процессе изготовления приборов, так как нужно было использовать более сложные технологии КМОП.
Можно ли сказать, что настало время попрощаться с диодом Шоттки?
Скорее всего, нет! ON Semiconductor продолжает финансировать исследования диодов Шоттки и уже имеет пригодные для массового производства полупроводниковые приборы малой мощности с использованием технологии Trench, которые найдут применение в ограниченных по энергоресурсам устройствах. С учётом того, что диоды типа Schottky Trench уже широко используются в энергоемких устройствах промышленного назначения, ON Semiconductor расширяет возможности этой технологии и для области малых энергий, выпуская усовершенствованные диоды Шоттки для светодиодного освещения, систем батарейного электропитания и беспроводной зарядки.
Новое семейство диодов небольшой мощности с использованием технологии Trench обладает небольшими VF и tRR (как у диодов Шоттки) и обеспечивает низкий ток утечки, который сопоставим с током утечки обычных диодов, близких по быстродействию к диодам Шоттки. Отличительный признак диодов малой мощности Schottky Trench – сочетание низких VF и IR, необходимое для оптимизации рассеиваемой мощности в энергочувствительных приборах. Эта технология позволяет инженерам использовать ее преимущества в ограниченных по энергоресурсам приложениях; например,в беспроводных зарядных устройствах.
Рис. 1. Мост на диодах Шоттки в беспроводном зарядном устройстве
Так как энергия, переданная беспроводным способом в приемный блок питания (RPU), относительно невелика, все дальнейшие потери в цепях преобразования энергии должны быть сведены к минимуму для того, чтобы максимально ускорить процесс зарядки. Важным элементом в этой цепочке является мостовой выпрямитель, который преобразует сигнал переменного тока в электрический сигнал постоянного тока (DC). Затем он обрабатывается с помощью преобразователя постоянного тока (DC/DC), чтобы привести напряжение к уровню, необходимому для зарядки аккумулятора беспроводного устройства. Таким образом, мостовой выпрямитель должен иметь минимальное влияние на потерю мощности: потери прямого напряжения и тока должны быть сведены к минимуму, так как они снижают ценную мощность, передаваемую блоком Power Transmitting Unit (PTU).
Рис. 2. Влияние VF и IR на общую эффективность полного моста
В качестве примера рассмотрим положительную полуволну на катушке приемной антенны. Падение напряжения на диоде D1 уменьшит амплитуду напряжения волны (Vwave); в результате, мы имеем эффективное напряжение (Vres= Vwave-VF), которое затем подается на преобразователь постоянного тока DC/DC. Однако, принятая полуволна тока (Iwave) будет урезанной, в основном, из-за тока утечки диода D4 (IR4) и частично за счет тока утечки диода D2.
Следовательно, полезный результирующий ток приемной цепи Ires=Iwave – (IR2+IR4). Выполненные с использованием технологии Trench, новые диоды Шоттки оптимизированы для этого случая таким образом, что прямое падение напряжения (VF) и потери за счет обратного тока (IR) обеспечивают минимальные потери по мощности.
Почему это имеет существенное значение?
Представим себе диод Шоттки с отличным VF = 0,2 В, но с IR = 3 мА. В выпрямительном мосте оптимальное прямое падение напряжения мало что изменит, если выпрямленный импульс будет буквально съеден токами утечки в обратном направлении (IR) у других диодов. И, наоборот, при очень небольшом токе утечки в 1 нА (как у диодов с p-n переходом) прямое падение напряжения может достигать 0,8 В. Слишком большие потери напряжения во входных цепях затрудняют его дальнейшее повышение с помощью преобразователя DC/DC. Поэтому необходимо соблюдать баланс между IR и VF так, чтобы минимизировать потери мощности и приблизить напряжение сигнала как можно ближе к значению на приемной катушке. Компания ON Semiconductor направила инвестиции в НИОКР с целью оптимизации потерь электроэнергии в новом семействе диодов Шоттки малой мощности, выполненных с использованием технологии Trench.
Описанные преимущества не связаны с более сложным процессом обработки, который, в свою очередь, может снизить надежность приборов. Вместо этого команда исследователей ON Semiconductor сосредоточилась на упрощении производственного процесса при сохранении высоких требований к качеству и надежности, что позволит использовать продукцию, например, в автоиндустрии. Первая серия новых диодов Schottky Trench малой мощности уже выпускается (NSR05T).
В разработке находится следующее усовершенствованное поколение диодов Schottky Trench с крайне низкой потерей мощности за счет оптимизации значений VF и IR.