热行为如何影响肖特基二极管的规格？
中心议题：
- 肖特基二极管的规格
- 实用的设计推断
- 热行为如何影响肖特基二极管的规格
任何非同步 DC/DC 转换器均需要续流二极管。肖特基二极管就经常被用于实现此功能，因为它有较低正向电压，可实现低功耗和高效率。 事实上，设计师经常会使用设计工具来帮助选择二极管。
不幸的是，设计工具并不总是会考虑到热行为与泄漏行为之间的相关性。 这就意味着实际性能可能会与设计工具分析或仿真所预测的结果不同。
图 1 显示非同步 DC/DC 降压转换器的结构框图。 在T2 期间，输出电流 (Iout) 流过肖特基二极管 D1。 产生的损耗与D1的正向电压 (Vf)和 Iout直接相关。 T2 (PT2)的功率损耗等于 Iout*Vf。 显然，Vf需要尽可能地低，以限制损耗，并最大限度地减少热量的产生。
在 T1 期间，D1 处于关断状态；唯一流过的电流是反向电流 (Ir)。 此电流相对较低，而且主要由输入电压(Vin) 决定。 二极管 (PT1)的功率损耗粗略可用下式计算：Ir*Vin。
设计工程师面临的挑战是对每个肖特基二极管在低Vf或者低Ir之间进行最优化，但是两者都做到最优是不可能的，在选择要使用的哪种型号的肖特基二极管时，必须要知道Vf和Ir会随着温度的变化而变化，当温度升高时，Vf会降低，因此，二极管变热时，其实际上的功耗会减少。然而不幸的是，当二极管温度升高时，Ir 通常会增大，所以二极管温度越高，漏电流和内部功耗就会越大。因此，同样二极管的温度会变得更高，它的漏电流会进一步增大，这样就形成了恶性循环。
对两个24V 输入DC/DC 转换器的示例进行比较，可说明这些影响。 一个具有 18V 输出，另一个具有 5V。 使用NXP肖特基二极管针对低Ir进行优化的PMEG3050BEP和针对低Vf进行优化的 PMEG3050EP。 图 2是输出电流从1A增大至3A时每个二极管工作温度的比较。一般来说，结温计算首先是通过总功耗(Ptot)乘以总的热阻 (Rthj-a)，得到器件结点的温度增加量，然后在加上环境温度。在示例中，最初是使用在环境温度 25°C条件下的Vf和Ir的数据值来计算肖特基二极管的功率损耗。然而，接下来必须使用计算出来的更高温度时的Vf和Ir的值来重新计算。连续迭代生成才能得到更加准确的结果。从插图说明来看，第二个迭代遍
数提供了足够的精度。第一个迭代遍数温度计算(Ta)和第二个迭代遍数温度计算(Tb)如图2示。
12下一页> 关键字：热行为 肖特基二极管 规格 本文链接：http://www.cntronics.com/public/art/artinfo/id/80017452 图 2 显示，在第二个迭代遍数温度(Tb)时,低Vf 的二极管开始升温。随着温度升高，漏电流(Ir)增大，并且正向电压(Vf)下降。然而，Ir的增大速度远远超过(Vf)下降的速度。结果，二极管总的功耗明显增加。 在较高输出电流时，PT2会更高，PT1增长速度更快，因此增长斜率更加陡峭。
图 2 还清楚地显示输入输出电压比。左图显示低占空比5 V输出的D C / D C 转换器。在较低的占空比时，T2的时间较长，功耗也较高。这反过来使二极管更热，使得Ir增加地更大，因此PT1变得更高。总的结果是：在输出电流增加时，二极管的温度会很快地升高。在电流较高时，温度实际上已经超过了二极管规定的工作范围。在图 2 的右侧，较高的输出电压18V时，它的占空比也比较高，这使得PT2损耗保持在可控制范围内。二极管上产生的热量较少，使得Ir增加的幅度较小，因此，PT1会更少，并且整体温度升高幅度较小。
通常，占空比越高，即输出电压越接近输入电压，二极管的热行为就会更加有效。例如，将12V输入降压到2.5V输出，对二极管的应力要求会高于将12V 输入降压到5V 输出对二极管的应力要求。
实用的设计推断
运行软件模拟进行功率设计是常见做法。这篇文章表明，仔细检查器件的热性能是十分有必要的。但是始终有可能存在以下情况：仿真工具没有对你要使用的二极管使用正确的热模型进行分析或者是受布局强烈影响的热参数在给定的设计值时与实际参数不相符。
此外，这篇文章表明，不同的二极管具有不同的热行为,因此设计师不应该模拟表面上相似的二极管进行设计，并认为其热行为将会相似。所以，我们建议建立原型，而且是被实验测试所证实的，而不是只依靠模拟仿真。<上一页12 关键字：热行为 肖特基二极管 规格 本文链接：http://www.cntronics.com/public/art/artinfo/id/80017452?page=2
