W jaki sposób diody mogą zoptymalizować wydajność konwersji energii w elektronice użytkowej?

1, Wyzwanie wydajności konwersji mocy i rola diod
W dziedzinie elektroniki użytkowej wydajność konwersji mocy jest jednym z kluczowych wskaźników do pomiaru wydajności urządzenia. Wraz ze wzrostem złożoności funkcji przenośnych urządzeń, od smartfonów po konsole do gier, podano wyższe wymagania dotyczące zarządzania energią: mniejszy rozmiar, wyższa moc wyjściowa i dłuższa żywotność baterii. Istnieje jednak wiele wąskich gardeł w tradycyjnych obwodach konwersji mocy, wśród których cechy diod mają decydujący wpływ na ogólną wydajność.
Diody głównie wykonują funkcje rektyfikacyjne, swobodne i zaciski w konwersji mocy. Przykładając ładowarkę smartfonów jako przykład, zasilanie prądu przemiennego musi zostać przekształcone w zasilanie prądu stałego przez obwód prostownika, ale spadek napięcia do przodu (VF) tradycyjnych diod krzemowych wynosi zaledwie 0,7 V, co powoduje straty przewodnictwa stanowiące 10% - 15% całkowitego zużycia energii. Ponadto w konwerterach DC-DC długi czas odzyskiwania odwrotnego (TRR) diody może powodować skoki napięcia, a dalsze zwiększenie strat.
2, podstawowa ścieżka technologii do optymalizacji wydajności diody
W odpowiedzi na powyższe punkty bólu inżynierowie promują ewolucję diod w kierunku wysokiej wydajności poprzez innowacje materialne, poprawę procesu i projektowanie obwodów
Technologia niskiego spadku do przodu
Dioda Schottky: wykorzystuje metalowy kontakt półprzewodnikowy zamiast połączenia PN, aby zmniejszyć VF do 0,2-0,4 V. Po użyciu diod Schottky w schemacie szybkiego ładowania straty rektyfikacyjne zostały zmniejszone o 60%, a wydajność wzrosła z 82% do 88%.
Super Barrier Rectifier (SBR): Łączenie technologii MOS z głębokim projektem wykopu, zachowując niski VF, prąd upływowy (IR) jest zmniejszony o 90% w porównaniu z tradycyjnym Schottky. Przy 85 stopniach prąd upływowy SBR wynosi tylko 1,7 μ A, podczas gdy ten sam typ Schottky osiąga 18 μ A.
Szybka technologia odzyskiwania odwrotnego
Dioda szybkiego odzyskiwania (FRD): Optymalizując koncentrację domieszkowania i konstrukcję strukturalną, TRR jest skrócony do 30NS. W wysokich - zasilacze przełączania częstotliwości (takie jak adaptery laptopa), FRD zmniejsza straty odwrotnego odzyskiwania o 75%.
Dioda węgla krzemu (SIC): Wykorzystanie szerokiej cechy półprzewodnikowej Bandgap, obsługi częstotliwości roboczej poziomu MHz i odwrotnego ładunku odzyskiwania (QRR) blisko zera. Wydajność pewnego schematu diody SIC jest o 3% wyższa niż w przypadku schematu opartego na krzem - przy częstotliwości przełączania 400 kHz.
Zarządzanie termicznie i innowacje opakowaniowe
Optymalizacja rozpraszania ciepła: Opakowanie TO-220 w połączeniu z substratem miedzi zmniejsza opór cieplny o 40%. Gdy moduł zasilania określonej konsoli do gier jest w pełni załadowany, temperatura połączenia diodowego spada z 125 stopni do 85 stopni, poprawia stabilność.
Zintegrowana konstrukcja: Połączenie diod i MOSFET w moduł zasilania zmniejsza indukcyjność pasożytniczą o 50%, zmniejsza hałas przełączający i zwiększa wydajność o 1,5%.
3, typowe przypadki aplikacji w elektronice użytkowej
Technologia szybkiego ładowania smartfona
Przypadek: Ładowarka azotku galu 65 W przyjmuje zintegrowane rozwiązanie diody SBR i tranzystor GAN.
efekt:
Wydajność wzrosła z 85% do 92,5% w roztworze krzemowym;
Wzrost temperatury maleje o 5 stopni, a objętość kurczy się o 30%;
Obsługuje protokół PD3.1, osiągając 60% ładowanie w ciągu 15 minut.
Adapter mocy laptopa
Case: Wysoka częstotliwość DC - konwerter DC przy użyciu diod SIC (częstotliwość robocza 500KHz).
efekt:
Wydajność osiąga 95%, czyli o 4% wyższe niż tradycyjne rozwiązania;
Rozmiar komponentu magnetycznego został zmniejszony o 40%, a grubość adaptera została zmniejszona do 12 mm;
Zużycie energii NO - jest mniejsze niż 50 MW, co spełnia standard Energy Star.
System zasilania konsoli gier
Przypadek: Zasilacz PS5 przyjmuje konstrukcję VRM multi - z niskimi diodami VF Schottky.
efekt:
Wydajność zasilania procesora/GPU osiąga 94%;
Przejściowa prędkość odpowiedzi jest zwiększana o trzykrotnie i obsługuje dynamiczne przełączanie mocy;
Ogólna objętość zasilania została zmniejszona o 25%.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd ((2} }diode/bas19-bas20.html