碳化硅肖特基二极管在PD快充中的应用课件.pptx

1、PFC：功率因素校正 .PAGE 2 交流输入电源经整流和滤波后，非线性负载使得输入电流波形畸变，输入电流呈脉冲波形，含有大量的谐波 分量，使得功率因数很低。无功功率增大电能利用率小了。而且谐波电流污染电网，干扰其他设备正常使用；而且会导致数控设备误操作。在输入功率一定的条件下，输入电流较大，必须增大输入断路器和电源线的量；三相四线制供电时中线中的 电流较大，由于中线中无过流防护装置，有可能过热甚至着火。没有功率因数校正电路的开关电源被逐渐限制应用，欧洲电器必须符合:EN61000-3-2,中国参考欧盟标准，这一要求适用于大多数输入功率为75W或以上的电器,而且它规定了包括高达39次谐波在内的

2、工频谐波的最大幅度，不过美国的UL是没有强制要求的。HYPER JUICE 100W GaN充电器倍思 120W GaN+SiC充电器 轻轻：随着功率的增加，电感元件的尺寸和重量 都 会增加，整体重量增加，作为消费者需要随身携带 的消费类电子产品，需要充分考虑便携性。薄薄：作为需要随身携带的消费类电子产品，厚度是 消费者考量的重要指标之一。热热：IEC-62368中对消费电子产品的温度做出了规 定，标准要求塑料外壳类接触式电子产品，其工作 时外壳最高温度不能超过78。NaVitas 150W快充方案解决解决方案方案fGaN+SiC .PAGE 3D1使用Si FRD时Q1开通时的ID波形D1使

3、用SiC JBS时Q1开通时的ID波形Q1开通时的DS波形380V-400VDCD1Q1为什么选用SiC JBS碳化硅肖特基二极管“零反向恢复”的特点，使得其在PFC电路 中应用时，可以显著减少开关管的开通损耗，降低开关管的发热；碳化硅具有更好的热导率，在小体积、紧凑型PD中，开关频率越高，其相比硅基器件的热传导效果更好，器件的温度冗余量更大，更安全。SiC JBS Qc更小，PFC工作在连续模式，且开关频率达到百千赫兹 时，使用SiC JBS可以提升整体效率。75W以上PD快充典型拓扑图：PFC+半桥LLC .PAGE 4 二极管的电压尖峰是由于杂散电感与二极管反向恢复电流的后沿相作用而产生

4、的。为了提升系统效率，应用开关频率越高，需要二 极管的反向恢复时间更短，开通关断速度越快，du/dt越大，产生的共模干扰越大，EMI问题越突 出。碳化硅肖特基二级管反向恢复时间几乎为零，可有效减少高频PFC电路中的共模干扰，改善EMI。二极管的反向恢复波形演示 Copyright 2021 Ltd.All rights reserved.PAGE 5PCBA占用面积小厚度薄正向导通压降低抗浪涌电流能力强SMBF Copyright 2021 Ltd.All rights reserved.PAGE 62.00.02 mm0.850.15 mm单PAD面积为1.7mm2 Copyright 20

5、21 Ltd.All rights reserved.PAGE 7SMBF Copyright 2021 Ltd.All rights reserved.PAGE 8DFN 8*8TO-252SMBFDFN 8*8TO-252项目SMBFDFN5*6DFN8*8TO-252PCBA占用面积mm219306466器件厚度mm1.351.01.02.3 以4A器件为案列进行对比，SMBF体积最小，在PCBA上的占用面积最小；基于不同功率的需求，我们可以灵活性的选择采用3A/4A的器件，根据功率需求可选择并联使用（碳化硅肖特基二极管碳化硅肖特基二极管VF与与Tj呈正相呈正相关关）；SMBF器件厚度为

6、1.35mm，比DFN系列器件略高，但低于TO-252封装器件高度；超薄型PD快充会选择厚 度低于2mm的表贴器件，SMBF可以很好满足要求。型号电压电流封装VFIF=4ATj=25Tj=100Tj=150B1D04065E650V4ATO-2521.4V1.5V1.6VB2D04065V650V4ASMBF1.35V1.42V1.5VIF=f(VF);parameter:TjB1D04065EB2D04065V650V/4A SMBF/TO-252封装碳化硅肖特基二极管不同结温下封装碳化硅肖特基二极管不同结温下的的VF值对比值对比 B1D04065E：VF（Tj=150-Tj=25）=0.2

7、0V；B2D04065V:VF（Tj=150-Tj=25）=0.15V；B2D04065V的VF和Tj的依赖性更好，高温下的导通损耗更低。Copyright 2021 Ltd.All rights reserved.PAGE 9Clip Bond（Leadframe Bonding），是采用一个焊接到焊料的固体铜桥实现芯片和引脚连接的封装工艺。与传统打绑定线封装相比，Clip Bond有以下技术优点 芯片上下表面与管脚的连接采用固体铜片焊接，上表面用铜片铝绑定线，可以获得更低的封装电阻、更高的通流能 力和更好的导热性能；这实际上是一种芯片的双面散热的方式，导热效率明显提升；产品外形与传统SMB

8、器件接近，PCBA设计上两者可以兼容，实现应用端的无缝替代；DieSoldLead FramemetalLead FrameCopper bridgeCathodeAnode Copyright 2021 Ltd.All rights reserved.PAGE 10绑定线标准工艺表贴器件Clip Bond工艺工艺表贴器件SOD-123SMA/SMBSMAF/SMBF塑封料热阻大，非主要热传导路径Copper bridge芯片可通过上下表面铜框架散热，散热效果更好 Copyright 2021 Ltd.All rights reserved.PAGE 11项目SMBFDFN5*6DFN8*8T

9、O-252PCBA占用面积mm219306466器件厚度mm1.351.01.02.3背部散热面积mm23.4113423散热面积倍数（SMBF为参考）1.03.210.06.8相比于已经在100W及以上功率PD上应用的TO-252、DFN系列器件，SMBF在尺寸上占据明显优势；从应用角度来看，尺寸的缩减会直接牺牲器件的有效散热面积，器件的热问题会相对突出；从上表中可以看出，SMBF的背部有效散热面积（两个贴片焊盘）仅有3.4mm2，仅为同规格（650V/4A）TO-252的14.8%；器件尺寸缩小后，大幅度缩减了有效散热面积，致使SMBF的热阻显著高于TO-252封装器件；想要达到理想的散热

10、效果，在进行PCBA设计时，需要给SMBF增加适当的铺铜散热，以满足系统的散热要求。B2D04065V Copyright 2021 Ltd.All rights reserved.PAGE 12B1D04065EB2D04065V碳化硅肖特基二极管温升测试B1D04065E封装碳化硅肖特基二极管温升测试测试平台：100W PD快充电源；测试监测对象：B2D04065V/B1D04065E上表面温度；测试条件：输入，Vac=90V，I=1.3A；输出，VDC=20V，IO=5A；PD电源满负载（100W）运行2小时，待碳化硅肖特基二极管上表面温度稳定 后，读取二极管上表面温度，B2D04065

11、V上表面稳定温度为110.7，B1D04065E上表面稳定温度为109.5，两者温度接近。Copyright 2021 Ltd.All rights reserved.PAGE 13SMBF封装的MSL等级：2级 Copyright 2021 Ltd.All rights reserved.PAGE 14MSL：MSL是Moisture Sensitivity Level的缩写，是湿气敏感性等级的意思。MSL的提出就是为了给湿度敏感性SMD元件的封装提供一种分类标准，定义 IC 吸湿及保存期限的等级，从而使不 同类型的元件能够得到正确的封装、储藏和处理，避免在装配或修理过程中出现事故。通常封装完的IC，胶体或Substrate PCB 在一般的环境下会吸收湿气，造成IC在过SMT回流焊时，发生“爆米花”(POPCORN)的状况。若IC超过保存期限，则无法保证不会因吸收太多湿气而在SMT回流焊时发生“爆米花”现象。因 此对于超过保存期限的 IC 要进行烘烤。MSL的分类有8级，具体如下：1 级-小于或等于30C/85%RH 无限车间寿命2 级-小于或等于30C/60%RH 一年车间寿命2a级-小于或等于30C/60%RH 四周车间寿命3 级-小于或等于30C/60%RH 168小时车间寿命4 级-小于或等于30C/60%RH 72小时车间寿命.