כיצד דיודות יכולות לייעל את יעילות המרת ההספק באלקטרוניקה צרכנית?

1, האתגר של יעילות המרת כוח ותפקיד דיודות
בתחום האלקטרוניקה הצרכנית, יעילות המרת כוח היא אחד ממדדי המפתח למדידת ביצועי המכשירים. עם המורכבות ההולכת וגוברת של פונקציות מכשירים ניידים, מסמארטפונים לקונסולות משחק, הועלו דרישות גבוהות יותר לניהול חשמל: גודל קטן יותר, כוח פלט גבוה יותר וחיי סוללה ארוכים יותר. עם זאת, ישנם צווארי בקבוק יעילות רבים במעגלי המרת כוח מסורתיים, ביניהם מאפייני הדיודות משפיעים מכריעים על היעילות הכללית.
דיודות מבצעות בעיקר פונקציות תיקון, גלגל חופשי והידוק בהמרת כוח. לקיחת מטען סמארטפון כדוגמה, יש להמיר את כוח AC לכוח DC דרך מעגל מיישר, אך ירידת המתח הקדמי (VF) של דיודות סיליקון מסורתיות גבוהה עד 0.7 וולט, וכתוצאה מכך הפסדי הולכה מהווים 10% -15% מצריכת החשמל הכוללת. בנוסף, בממירי DC-DC, זמן התאוששות ארוך הפוך (TRR) של הדיודה יכול לגרום לדוקרני מתח, ולהגדיל את ההפסדים.
2, מסלול הטכנולוגיה הליבה למיטוב יעילות הדיודה
בתגובה לנקודות הכאב לעיל, המהנדסים מקדמים את התפתחות הדיודות לקראת יעילות גבוהה באמצעות חדשנות חומרים, שיפור תהליכים ותכנון מעגלים
טכנולוגיית ירידה בלחץ קדימה נמוך
דיודה Schottky: משתמש במגע מוליכים למחצה מתכת במקום בצומת PN כדי להפחית את VF ל- 0.2-0.4V. לאחר השימוש בדיודות שוטקי בתכנית טעינה מהירה, הפסדי התיקון הופחתו ב- 60% והיעילות עלתה מ- 82% ל- 88%.
מיישר מחסום -על (SBR): שילוב טכנולוגיית MOS עם עיצוב תעלה עמוק, תוך שמירה על VF נמוך, זרם הדליפה (IR) מצטמצם ב- 90% בהשוואה לשוטקי המסורתי. ב 85 מעלות, זרם הדליפה של SBR הוא רק 1.7 מיקרו A, ואילו אותו סוג של שוטקי מגיע ל 18 מיקרו A.
טכנולוגיית התאוששות הפוכה מהירה
דיודה לשחזור מהיר (FRD): על ידי אופטימיזציה של ריכוז הסמים והעיצוב המבני, TRR מתקצר לתוך 30NS. באספקת כוח מיתוג בתדר גבוה (כגון מתאמי מחשב נייד), FRD מפחית את הפסדי ההחלמה ההפוכים ב- 75%.
דיודה סיליקון קרביד (SIC): שימוש במאפייני המוליכים למחצה של מוליכים למחצה פס, תמיכה בתדר הפעלה ברמת MHz, ומטען התאוששות הפוך (QRR) קרוב לאפס. היעילות של תוכנית דיודה מסוימת של SIC גבוהה ב -3% מזו של תוכנית מבוססת סיליקון בתדר מיתוג של 400 קילו הרץ.
ניהול תרמי וחדשנות אריזה
אופטימיזציה של פיזור חום: אריזות TO-220 בשילוב מצע נחושת מפחיתה את ההתנגדות התרמית ב- 40%. כאשר מודול הכוח של קונסולת משחק מסוימת נטען במלואו, טמפרטורת צומת הדיודה יורדת מ 125 מעלות ל 85 מעלות, ומשפרת את היציבות.
תכנון משולב: שילוב דיודות ו- MOSFETs במודול כוח מפחית את השראות הטפילית ב- 50%, מפחית את המיתוג רעש ומגדיל את היעילות ב -1.5%.
3, מקרי יישום טיפוסיים באלקטרוניקה צרכנית
טכנולוגיית טעינה מהירה של טלפון חכם
מקרה: מטען גליום ניטריד 65W מאמץ פיתרון משולב של דיודה SBR וטרנזיסטור GAN.
אֵפֶקְט:
היעילות גדלה מ 85% ל- 92.5% בתמיסת הסיליקון;
עליית הטמפרטורה פוחתת ב -5 מעלות והנפח מתכווץ ב -30%;
תומך בפרוטוקול PD3.1, ומשיג טעינה של 60% תוך 15 דקות.
מתאם כוח מחשב נייד
מקרה: ממיר DC-DC בתדר גבוה באמצעות דיודות SIC (תדר הפעלה 500kHz).
אֵפֶקְט:
היעילות מגיעה ל -95%, שהם 4% גבוהים יותר מהפתרונות המסורתיים;
גודל הרכיב המגנטי הופחת ב- 40%, ועובי המתאם הופחת ל 12 מ"מ;
צריכת החשמל ללא עומס היא פחות מ- 50 מגוואט, העומדת בתקן כוכב האנרגיה.
מערכת כוח קונסולת משחק
מקרה: אספקת החשמל של PS5 נוקטת עיצוב VRM רב-פאזי עם דיודות שוטקי VF נמוכות.
אֵפֶקְט:
יעילות אספקת החשמל של CPU/GPU מגיעה ל 94%;
מהירות התגובה החולפת מוגברת בשלוש פעמים ותומכת במיתוג ההפעלה הדינמי;
נפח אספקת החשמל הכולל הופחת ב- 25%.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd-diode/bas19-bas20.html