Kako diode mogu optimizirati učinkovitost pretvorbe snage u potrošačkoj elektronici?

1, izazov učinkovitosti pretvorbe snage i uloga dioda
U području potrošačke elektronike, učinkovitost pretvorbe snage jedan je od ključnih pokazatelja za mjerenje performansi uređaja. Uz sve veću složenost funkcija prijenosnih uređaja, od pametnih telefona do igračkih konzola, viši zahtjevi postavljeni su za upravljanje napajanjem: manja veličina, veća izlazna snaga i duži vijek trajanja baterije. Međutim, postoje mnoga uska grla učinkovitosti u tradicionalnim krugovima pretvorbe snage, među kojima karakteristike dioda imaju odlučujući utjecaj na ukupnu učinkovitost.
Diode uglavnom obavljaju ispravljanje, slobodno upravljanje i stezanje funkcija u pretvorbi snage. Uzimajući punjač pametnog telefona kao primjer, izmjeničnu snagu treba pretvoriti u DC snage kroz krug ispravljača, ali pad napona naprijed (VF) tradicionalnih silicijskih dioda je čak 0,7V, što rezultira gubicima kondukcije koji čine 10% - 15% ukupne potrošnje energije. Osim toga, u DC-DC pretvaračima, dugo obrnuto vrijeme oporavka (TRR) diode može uzrokovati naponske skokove, dodatno povećavajući gubitke.
2, osnovni tehnološki put za optimizaciju učinkovitosti diode
Kao odgovor na gore navedene točke boli, inženjeri promiču evoluciju dioda prema visokoj učinkovitosti kroz materijalne inovacije, poboljšanje procesa i dizajn kruga
Tehnologija niskog pada tlaka prema naprijed
Schottky dioda: koristi metalni poluvodički kontakt umjesto PN spoja za smanjenje VF na 0,2-0,4V. Nakon korištenja Schottkyja dioda u shemi brzog punjenja, gubici ispravljanja smanjeni su za 60%, a učinkovitost s 82% na 88%.
Super Barrier ispravljač (SBR): Kombinacija MOS tehnologije s dubokim dizajnom rova, uz održavanje niskog VF, struja curenja (IR) smanjuje se za 90% u usporedbi s tradicionalnim Schottkyjem. S 85 stupnjeva, struja curenja SBR iznosi samo 1,7 μ A, dok ista vrsta Schottkyja doseže 18 μ A.
Brza tehnologija obrnutog oporavka
Brzi dioda za oporavak (FRD): Optimiziranjem koncentracije dopinga i strukturnog dizajna, TRR se skraćuje na unutar 30N. U visokoj - Frekvencijske prebacivanje napajanja (kao što su adapteri za prijenosno računalo), FRD smanjuje gubitke obrnutog oporavka za 75%.
Silicijski karbid (sic) dioda: Korištenje širokih karakteristika poluvodiča BandGAP, podržavajući radnu frekvenciju razine MHz i obrnuti oporavak (QRR) blizu nule. Učinkovitost određene SIC diodne sheme je 3% veća od one sheme koja se temelji na silicijumu - na frekvenciji prebacivanja od 400kHz.
Inovacija toplinskog upravljanja i pakiranja
Optimizacija disipacije topline: Pakiranje TO-220 u kombinaciji s bakrenim supstratom smanjuje toplinski otpor za 40%. Kad se modul napajanja određene igračke konzole u potpunosti učitava, temperatura diodne spojne padne s 125 stupnjeva na 85 stupnjeva, poboljšavajući stabilnost.
Integrirani dizajn: Kombinacija dioda i mosfeta u modul napajanja smanjuje parazitsku induktivnost za 50%, smanjuje prebacivanje buke i povećava učinkovitost za 1,5%.
3, tipični slučajevi primjene u potrošačkoj elektronici
Tehnologija brzog punjenja pametnog telefona
Slučaj: 65 W galij nitrid punjač prihvaća integrirano rješenje SBR diode i GAN tranzistora.
učinak:
Učinkovitost se povećala sa 85% na 92,5% u otopini silicija;
Rast temperature smanjuje se za 5 stupnjeva, a volumen se smanjuje za 30%;
Podržava PD3.1 protokol, postižući 60% punjenja u 15 minuta.
Adapter za napajanje prijenosnog računala
Slučaj: visoke frekvencije DC - DC pretvarač pomoću sic dioda (radna frekvencija 500KHz).
učinak:
Učinkovitost doseže 95%, što je 4% veće od tradicionalnih rješenja;
Veličina magnetske komponente smanjena je za 40%, a debljina adaptera smanjena je na 12 mm;
Ne - Potrošnja opterećenja je manja od 50MW, što zadovoljava Standard Energy Star.
Igračka konzola sustava napajanja
Slučaj: PS5 napajanje prihvaća multi - fazni VRM dizajn s niskim VF Schottky diodama.
učinak:
Učinkovitost napajanja CPU/GPU doseže 94%;
Prolazna brzina odziva povećava se za tri puta i podržava dinamičko prebacivanje snage;
Ukupni volumen napajanja smanjen je za 25%.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd ([22}Diode/bas19-Bas20.html